Составной дорн для пилигримовой прокатки труб большого и среднего диаметров

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2527589:

Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (RU)

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами при производстве труб диаметром от 325 до 550 мм с разными толщинами стенок. Составной дорн содержит цилиндрические рабочую и направляющую части, сплошной сердечник, соединенный с замковой частью резьбовым соединением. Замковая часть выполнена из стали 25Х2М1Ф или из стали, стойкой к ударным воздействиям, а сердечник выполнен из углеродистых марок стали. Рабочая и направляющая части получены раскаткой гильз на пилигримовом стане из стали 25Х2М1Ф. Обеспечивается снижение продольной разностенности труб и удельного расхода теплостойкой стали. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к конструкции технологического инструмента, в частности дорнов для прокатки горячекатаных труб большого и среднего диаметров, и может быть использовано на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами при производстве труб диаметром от 325 до 550 мм с разными толщинами стенок.

Известен сплошной дорн для пилигримовой прокатки горячекатаных труб, выполненный из износостойкой стали, рабочая и направляющая части которого выполнены в виде усеченного конуса с разностью диаметров от одного до восьми миллиметров для плавного сползания (схождения) труб с дорна, значения которой зависят от вида и химического состава прокатываемых труб. При прокатке труб из труднодеформируемых марок стали с повышенным коэффициентом линейного расширения, разность диаметров усеченных конусов принимают максимальной, а для прокатки труб из углеродистых марок стали - минимальной, т.е. равной одному мм. Дорны выполнены в виде сплошных конусных заготовок из теплостойкой износостойкой стали, состоящих из замковой (дорновой головки), рабочей и направляющей частей. Замковая часть дорна, служит для крепления в замке подающего аппарата. Рабочая часть дорна выбирается из максимальной длины гильзы и ширины дорнового кольца. Направляющая часть дорна необходима для затравки в начале прокатки, величина (протяженность) которой зависит от пути отката подающего аппарата и концевого конуса длиной 25-50 мм (Данилов Ф.А., Глейберг А.З., Балакин В.Г. Горячая прокатка труб. Металлургиздат, 1962, с.332-333).

Недостатки такого дорна - трудоемкость изготовления его ковкой на прессах с последующей механической обработкой, термической обработкой, чистовой механической обработкой и обкаткой роликом рабочей поверхности дорна, повышенный расход дорогостоящей теплостойкой износостойкой стали марки 25Х2М1Ф. Данные дорна используют для прокатки горячекатаных труб разного сортамента с допусками по стенке в зависимости от нормативно-технической документации.

Известен дорн для горячей пилигримовой прокатки труб, содержащий сердечник с хвостовиком сплошного сечения с наружной поверхностью концов в виде усеченных конусов, соединяемых меньшими основаниями, и плотно сопряженную с сердечником гильзу (авт. свид. СССР №480319. Кл. В21В 25/00, 1973).

Недостатки данного дорна - повышенный расход материала сердечника, необходимость точного определения размеров исходной гильзы при посаде оболочки, сползание оболочки в процессе эксплуатации (прокатки) от осевых подпирающих усилий.

В трубной промышленности известен также дорн, внутренняя полость которого выполнена переменной конусности по длине, диаметр у торца направляющей части составляет 0,78-0,85 наружного диаметра дорна и 0,42-0,69 в конце участка, расположенного от торца на расстоянии 0,30-0,35 суммы длин рабочей и направляющих частей дорна, а у хвостовика соотношение диаметра полости и наружного диаметра дорна составляет 0,19-0,29 (авт. свид. СССР №1342547. Бюл. №37 от 07.10.1987).

Недостатками данного дорна является сложность изготовления и повышенный расход дорогостоящего металла. Для дорнов наружным диаметром 409/410 мм для прокатки труб размером 426×9-10 мм разница конусов внутреннего диаметра по длине дорна согласно авторскому свидетельству должна составлять ≈200 мм. Такую дорновую заготовку на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами прокатать невозможно, т.к. максимальная разность между внутренним диаметром гильзы и диаметром дорна, т.е. редуцирование, не должна превышать 40-45 мм. Данные дорна можно изготовить только ковкой с последующим сверлением и расточкой на заданные размеры, а это, в свою очередь, приведет к потере ≈30% металла в стружку. В процессе механической обработки замковой части полых дорновых заготовок, с переменной внутренней конусностью вдоль всей дорновой заготовки, получим переменную площадь вдоль замка, а в некоторых случаях, при фрезеровании щечек у торца замковой части, примыкающей к рабочей части, можно получить сквозное отверстие, что приведет к ослаблению данного сечения и неравномерности износа замковой части дорна.

Наиболее близким техническим решением является составной полый дорн, сердечник которого имеет сквозной осевой канал и снабжен насаженным на него во взаимодействии с кольцевым выступом упорным кольцом, под которое в торце стенки рабочей части выполнено углубление, наружный диаметр сердечника составляет 0,7-0,75, а диаметр его осевого канала 0,3-0,4 от наружного диаметра рабочей части дорна (авт. свид. СССР №719720. Бюл. №9 от 05.03.1980).

Недостатком данной конструкции дорна является повышенный расход теплостойкой стали, сложность изготовления, а именно изготовление способом ковки заготовки из стали марки 25Х2МФ с последующей механической обработкой и сверлением сквозного отверстия, изготовление специального упорного кольца, нагрев заготовки из стали марки 25Х2М1Ф до температуры пластичности, прошивку ее в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзу и прокатку (накатку) гильзы на пилигримовом стане на данный сердечник, с последующими термической и механической обработками на заданный размер. Так как прокатка (накатка) гильзы на сердечник происходит в валках с овальным калибром или в валках с тангенциальными выпусками, то плотной посадки цилиндрической рубашки по всему периметру сердечника не достигается. В процессе прокатки труб на дорнах данной конструкции происходит интенсивный нагрев цилиндрической части (рубашки), которая сползает с сердечника за счет сил трения, возникающих при прокатке и извлечении дорна из трубы. Недостатком данной конструкции дорна является также и то, что его можно перетачивать на меньший диаметр не более одного раза, так как при последующих переточках стенка направляющей части дорна утоняется и она может деформироваться, т.е. принимать форму овала, а в некоторых случаях и уменьшение наружного диаметра - утонение стенки на стыке сердечника и рубашки из-за повышенных растягивающих усилий при снятии труб из нержавеющих и труднодеформируемых марок стали и сплавов, что в свою очередь приведет к затяжкам труб на дорнах, овальности и разностенности труб.

Задача изобретения - разработка конструкции технологического инструмента, в частности составных дорнов максимальной металлоемкости, изготовление которых можно производить в условиях ОАО ″ЧТПЗ″, т.е. на пилигримовых установках с последующим изготовлением из них составных дорнов для пилигримовой прокатки горячекатаных труб большого и среднего диаметров, снижение расхода теплостойкой износостойкой стали, повышение стойкости дорнов за счет многократной переточки с большего диаметра на меньший, снижение их стоимости, а следовательно, снижение стоимости передела горячекатаных труб большого и среднего диаметров на ТПУ с пилигримовыми станами.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая конструкция составного дорна для пилигримовой прокатки труб большого и среднего диаметров, содержащая цилиндрические рабочую и направляющую части, сплошной сердечник, замковую часть, выполненную из стали 25Х2М1Ф или из стали стойкой к ударным воздействиям, при этом сердечник выполнен из углеродистой марки стали и соединен с замковой частью резьбовым соединением, цилиндрические рабочая и направляющая части получены раскаткой гильз на пилигримовом стане из стали 25Х2М1Ф.

Заявляемое изобретение отличается от известного решения тем, что замковая часть выполнена из стали 25Х2МФ или из стали стойкой к ударным воздействиям, а сердечник выполнен сплошным из углеродистых марок стали и соединен с замковой частью резьбовым соединением, при этом цилиндрические рабочая и направляющая части получены раскаткой гильз на пилигримовом стане из стали 25Х2МФ. Таким образом, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию ″изобретательский уровень″.

Сравнение заявляемого составного дорна для пилигримовой прокатки труб большого и среднего диаметров не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый составной дорн от прототипа, что соответствует патентоспособности ″изобретательский уровень″.

Замковая часть дорна (дорновая головка), служит для крепления дорна в замке подающего аппарата, должна обладать высокой стойкостью против трения и повышенных давлений ударного действия, определяется конструктивно. Рабочая часть дорна выбирается из максимальной длины гильзы и ширины дорнового кольца, в процессе работы испытывает циклические нагревы до 600-700°С, с последующими охлаждениями до 100°С в ваннах с водой и смазкой, а также давления до 400-500 тонн, в зависимости от геометрических размеров прокатываемых труб. Направляющая часть дорна необходима для затравки в начале прокатки, величина (протяженность) которой зависит от пути отката подающего аппарата и концевого конуса длиной 20-50 мм.

Направляющая часть дорна на трубопрокатных установках для прокатки труб большого и среднего диаметров должна иметь длину, в зависимости от геометрических размеров труб, от 1250 до 1450 мм, т.е. от 0,27 до 0,32 общей длины дорна.

Для плотной посадки цилиндрической рабочей и направляющей частей (рубашки) на замковую часть в ней выполнено углубление, имеющее форму треугольника, а для исключения ее сползания сердечник с конца направляющей части выполнен в виде усеченного конуса.

Конструкция дорна для прокатки труб диаметром 325-550 мм на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами представлена на фиг.1, где 1 - замковая часть дорна, выполненная из стали марки СД2 (25Х2М1Ф) или из сталей стойких к ударным воздействиям; 2 - сердечник из углеродистых марок сталей (ст.10-20); 3 - цилиндрическая рабочая и направляющая части (рубашка) из стали марки СД2. Lд=4600±25 - общая длина дорна, мм; Lг - длина замковой части дорна (дорновой головки), мм; Lдр - длина рабочей части дорна, мм; Lдн - длина направляющей части дорна, мм: Lш - длина цилиндрической части дорна под дорновое кольцо, диаметр которого равен диаметру рабочей части дорна, мм; Lкон к - длина конусной части дорна под накатку рубашки, мм; Lиг+Lц+Lщ - длина замковой части дорна для крепления в замке подающего аппарата, мм; Lp - длина резьбовой нарезки для крепления замковой части дорна с сердечником, мм; Lк1 - длина конусной переходной части от рабочей части дорна к дорновой головке, мм; Lк - длина конуса углеродистого сердечника для исключения сползания рубашки при прокатке труб, мм; Dдmax - максимальный диаметр рабочей части дорна, мм; Dдmin - минимальный диаметр рабочей части дорна, мм; Dc - диаметр углеродистого сердечника, мм; Dpезьб - диаметр резьбового соединения углеродистого сердечника с замковой частью с правой резьбой, M150; Dг - диаметр цилиндрической части дорновой головки; Lш - размер щеки дорновой головки, мм.

Два опытных составных дорна для пилигримовой прокатки труб размером 426×9-10 мм были изготовлены в цехе №1 ОАО ″ЧТПЗ″. Замковые части дорнов были выполнены из бракованных дорнов данного диаметра. Сердечники были изготовлены из сортового проката диаметром 260 мм из стали марки 20. Замковые части и сердечники были собраны - свинчены в составные конструкции, которые поочередно были вставлены (заряжены) замковыми частями в дорновые головки. Для рубашек были использованы кованые заготовки размером 600×100×1500 мм из стали марки СД2, которые были нагреты в методической печи до температуры 1270°С, прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 610×вн.290×1800 мм. Гильзы были поочередно насажены на составные конструкции и прокатаны в калибре 434 мм в составные дорновые заготовки. Сначала процесс прокатки проводили в калибре 440 мм за счет разведения валков с подачей гильз в очаг деформации m=20-25 мм. В процессе прокатки получили составные дорновые заготовки диаметром 432-434 мм. Рубашка была не полностью накатана на конусную часть хвостовика. Для снижения овализации в очаге деформации свели валка и повторно произвели прокатку - обкатку рубашки в калибре 434 мм с подачей дорновых заготовок в очаг деформации m=15-18 мм. Рубашка полностью накаталась на замковую часть и конус сердечника. После прокатки и охлаждения составных дорновых заготовок были произведены замеры. Диаметр дорновых заготовок составил 426-430 мм. Дорновые заготовки были подвергнуты термической обработке.

Дорновые заготовки были подрезаны с концов на длину 4585 мм, из которых после механической обработки (обточки) были изготовлены два дорна с геометрическими размерами согласно формулы изобретения. Опытные дорна были выданы на пилигримовый стан №2, где в комплекте с 2-мя сплошными дорнами из стали марки 25Х2М1Ф находятся в эксплуатации. Опытно-промышленная прокатка по 250 труб размером 426×9-10×29000-36000 мм на каждом опытном и существующих дорнах показала их работоспособность и подтвердила правильность теоретических предпосылок, приведенных в формуле изобретения. Опытные дорны находятся в эксплуатации. Сплошные дорновые заготовки для изготовления дорнов заводу поставляет Пермский завод ОАО ″Камасталь″. Вес поковки для изготовления дорнов диаметром 410/409 мм составляет 5200 кг. Вес заготовки размером 600×100×1500 мм, для прокатки - накатки рубашек на дорновые заготовки для изготовления составных дорнов данного размера составляет 3240 кг.

Для изготовления дорнов данного размера по предлагаемой технологии получено снижение расхода теплостойкой стали 25Х2М1Ф более чем на 37,0%.

Использование предлагаемой конструкции составного дорна для пилигримовой прокатки горячекатаных труб большого и среднего диаметров позволяет многократно использовать составные конструкции для изготовления составных дорнов, компенсировать неравномерный температурный разогрев наружной поверхности дорна по его длине, снизить термические напряжения по сечению дорна в процессе циклических нагревов и охлаждений их в ванне со смазкой, повысить точность толщины стенки труб по длине плети, снизить износ дорнов, повысить стойкость, по сравнению со сплошными дорнами, повысить стойкость замковой части дорнов, снизить расход металла на их изготовление, организовать производство их на ТПУ 8-16″, отказаться от поставок со стороны, снизить стоимость технологического инструмента (дорнов), а следовательно, стоимость передела горячекатаных труб большого и среднего диаметров на ТПУ с пилигримовыми станами.

Таким образом, использование предлагаемой конструкции составных дорнов для пилигримовой прокатки горячекатаных труб большого и среднего диаметров позволяет снизить расход теплостойкой стали за счет многократной переточки дорнов на меньший диаметр, многократного использования составных конструкций для прокатки составных дорновых заготовок, использования отбракованных сплошных дорнов для изготовления замковых частей составных дорнов, снизить продольную разностенность труб за счет снижения колебаний наружного диаметра по длине рабочей части дорна, повысить точность толщины стенки труб по длине плети, а следовательно, снизить стоимость передела горячекатаных труб большого и среднего диаметров на ТПУ с пилигримовыми станами.

1. Составной дорн для пилигримовой прокатки труб большого и среднего диаметров, содержащий цилиндрические рабочую и направляющую части, несущий их сердечник и замковую часть, отличающийся тем, что замковая часть выполнена из износостойкой стали марки 25Х2М1Ф или из стали, стойкой к ударным воздействиям, а сердечник выполнен сплошным из углеродистых марок стали и соединен с замковой частью резьбовым соединением, при этом цилиндрические рабочая и направляющая части получены раскаткой гильз на пилигримовом стане из стали 25Х2М1Ф.

2. Составной дорн по п.1, отличающийся тем, что диаметр резьбовой нарезки составляет (0,60-0,65)Dc,
где Dc - диаметр сердечника, мм.

3. Составной дорн по п.1, отличающийся тем, что сердечник с конца направляющей части дорна выполнен в виде усеченного конуса длиной (0,055-0,060)L, меньшее основание которого равно диаметру сердечника Dc, а большее основание равно (1,08-1,10)Dс, кромки большего основания выполнены по радиусу r=(20-25) мм, большие значения которого относятся к дорнам большего диаметра.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для улучшения качества труб за счет повышения стойкости оправок и стержней оправок для изготовления труб. По меньшей мере часть оправки или стержня оправки состоит из молибденового материала, содержание молибдена в котором составляет 75 мас.% или более.

Изобретение предназначено для увеличения срока службы инструмента для горячей деформации, в частности дорна или оправки для изготовления бесшовных труб, или кузнечной оправки для горячей ковки трубчатых деталей из металла.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к инструментальной оснастке для поверхностного упрочнения, и может быть использовано при упрочнении цилиндрических отверстий деталей.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к конструкциям внутреннего инструмента - оправкам непрерывного трубопрокатного стана. .

Изобретение относится к области трубопрокатного производства, касается создания конструкции оправки со съемным наконечником для холодной пилигримовой прокатки и наиболее эффективно может быть использовано при получении труб большого диаметра.

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано при изготовлении оправок станов продольной прокатки труб. .

Изобретение относится к области производства безшовных стальных труб, а именно к прошивной и прокатной оправке, предназначенной для повторного использования в прошивном прокатном стане, а также к способу и технологической линии для ее восстановления.

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при холодной прокатке труб на валковых станах. .

Изобретение относится к способу и прокатному стану для изготовления бесшовных стальных труб. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к оправке прошивного стана. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении оправок для трубопрокатного стана. Вышедшие из строя оправки, выполненные из комплексно-легированных хромистых инструментальных сталей, собирают в пучок и подвергают электрошлаковой переплавке. Производят отжиг полученного слитка и ковку на радиально-ковочной машине. Затем последовательно осуществляют отжиг поковки, ее термообработку, лезвийную обработку, шлифование, хромирование и хонингование. Далее проводят испытания оправки на соответствие заданным для эксплуатации характеристикам методами неразрушающего контроля. В результате обеспечивается возможность повторного использования дорогостоящего материала для изготовления оправок. 1 пр.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к оправке прошивного стана. Длина оправки равна длине прошиваемой заготовки. Уменьшение усилий на оправку, уменьшение разностенности изделий, устранение дефектов непрерывнолитой заготовки обеспечивается за счет того, что оправка имеет переменный профиль с двумя отверстиями. Одно из отверстий имеет ось вращения, совпадающую с осью вращения оправки, является сквозным, диаметр отверстия переменный, на длине, равной диаметру цилиндрической части, считая от переднего торца оправки, равен 2/3 от максимального наружного диаметра оправки, затем увеличивается на 2 мм и остается постоянным по оставшейся длине оправки. Второе отверстие сквозное, его ось вращения пересекает ось вращения оправки, диаметр отверстия равен 5 мм и одинаков по всей длине, ось вращения второго отверстия принадлежит плоскости, перпендикулярной оси вращения оправки, ось вращения второго отверстия расположена на расстоянии, равном 4/5 длины оправки от ее переднего торца. 2 ил.

Изобретение относится к оправке прошивного стана. Прошивная оправка содержит корпус оправки, Ni-Cr-слой, сформированный на поверхности корпуса оправки, и напыленное покрытие, сформированное на поверхности Ni-Cr-слоя. Корпус оправки выполнен из сплава, содержащего, мас.%: от 20 до 30 Cr, от 30 до 55 Ni, от 0,005 до 0,5 С, от 0,1 до 1,0 Si, от 0,2 до 1,5 Mn и по меньшей мере один из Mo и W при выполнении соотношения 1,5 ≤ Mo + 0,5W ≤ 8,5, Fe и примеси - остальное. Оправка характеризуется длительным сроком службы за счет высоких характеристик сопротивления деформации материала корпуса оправки и адгезии напыленного покрытия. 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением на станах винтовой прокатки. Оправка имеет переменный профиль. Возможность удаления дефектов непрерывнолитой заготовки, уменьшение разностенности получаемых гильз обеспечивается за счет того, что в оправке с переднего торца, который первым контактирует с заготовкой в процессе прошивки, выполнено несквозное круглое отверстие с заходным конусом. Ось отверстия совпадает с осью оправки, диаметр отверстия в 4,5-5 раз меньше максимального наружного диаметра оправки, глубина отверстия в 2,5-3 раза меньше длины оправки. Угол заходного конуса составляет от 50 до 65 градусов, глубина заходного конуса составляет 5 мм. 6 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению оправки прошивного стана для производства бесшовной стальной трубы/трубки. Вначале осуществляют дробеструйную обработку поверхности оправки. На подготовленную поверхность оправки электродуговым напылением наносят пленку, содержащую оксиды железа и железо. Напыление осуществляют с использованием проволоки с наполнителем, в которой железная трубчатая оболочка заполнена, по меньшей мере, частицами оксида железа. Повышается эффективность изготовления оправки и обеспечивается устойчивое увеличение срока службы оправки в процессе прошивки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области прошивки заготовок. Предотвращение дефектов в виде плены внутренней поверхности в полой гильзе обеспечивается за счет того, что прошивная установка содержит оправку со сквозным отверстием, которое проходит вдоль центральной оси оправки, выполненную с возможностью пропускания центрального участка прошиваемой заготовки через упомянутое сквозное отверстие, при этом установка имеет множество валков, размещенных вокруг оправки в осевом направлении, или контейнер для размещения заготовки и ее прошивки оправкой с прессованием заготовки в ее осевом направлении. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к оправке для использования в прошивном стане для прошивной прокатки заготовки. Оправка содержит тело оправки, содержащее передний концевой участок и задний концевой участок, наплавленный слой, сформированный по меньшей мере на части поверхности переднего концевого участка тела оправки, и напыленное пленочное покрытие, содержащее железо и оксиды железа и покрывающее по меньшей мере поверхность, начинающуюся от заднего конца наплавленного слоя до конца заднего концевого участка тела оправки. Наплавленный слой имеет большую жаропрочность, чем напыленное пленочное покрытие. Оправка характеризуется повышенным сроком службы. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл., 20 пр.

Изобретение относится к области производства труб в горячем состоянии на оправке. Оправка состоит из деталей, которые можно соединять друг с другом и отсоединять друг от друга, и соединительный элемент, который соединяет детали оправки магнитной силой. Увеличение срока службы и упрощение обслуживания оправки обеспечивается за счет того, что одна из двух соединенных друг с другом деталей оправки имеет столбчатый участок, простирающийся в осевом направлении оправки, а другая имеет приемное отверстие, которое идет в направлении оси оправки и в которое вставляется столбчатый участок. Соединительный элемент является постоянным магнитом, присоединенным к по меньшей мере одному из столбчатого участка и приемного отверстия. 9 з.п. ф-лы, 14 ил, 1 табл.
Наверх