Патент ссср 825215

 

Ф Э у . у,, р

M. В. Попов, Б.3. Буга, Ю.А. Кравченко/ и С.П. Ййвцов изобретения (7I) Заявитель (54) КАЛИБР ВАЛКОВ ДЛЯ ПИЛИГРИИОВОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к трубопрокатному производству, и может быть использовано в калибрах валков для пилигримовой прокатки труб.

Известен калибр валков для пилигримовой прокатки труб, содержащий два одинаковых ручья, расположенных симметрично относительно оси разъема калибра, при этом каждый ручей по дли.не выполнен с уменьшающейся шириной и глубиной поперечного сечения, профиль которого образован отрезками дуг одной кривой, и I/3 начала обжимного участка выполнена с овалом (фокусная ось овала перпендикулярна оси симмет15 рии поперечного сечения ручья), переходящим на конечной части обжимного участка в овал с фокусной осью, расположенный на оси симметрии попереч20 ного сечения ручья 1 .

Недостаток известного ручья — некачественная пооработка внутренней поверхности тонкостенных труб в связи

2 с тем,что ручей со стороны большего поперечного сечения имеет повышенную свободу в виде значительной зоны выпусков и зачастую приводит их к продольному растрескиванию. На концевой части ручья (со стороны меньшего поперечного сечения) ребордами наносятся дефекты в виде наружных порезов, особенно на толстостенных трубах, происходит также закусывание деформируемого металла и его налипание на прокатный инструмент в связи с наличием концентраторов напряжений, возникающих в тесных ручьях (особенно ближе к калибрующей зоне), что ухудшает сход трубы с оправки, в частности, при пониженных конусностях последних, приводит к повышенным контактным напряжениям, снижает работоспособность технологических смазок и в целом повышает шероховатость поверхности.

Наиболее близок к предлагаемому калибр валков для пилигримовой прокатки труб, содержащий два ручья, рас3 82521 положенных симметрично относительно плоскости разъема калибра и образующих криволинейную форму поперечного .сечения уменьшающейся высоты и ширины по длине развертки ручья, которая составлена из трех неодинаковых участков !2).

Недостаток этого калибра, как и рассмотренного ранее, состоит в некачественной проработке внутренней 1О структуры из-за повышенной свободы калибра в начале ручья и тесного калибра в конце его. Поперечный профиль калибра в виде круга с выпусками не учитывает наклепанность металла де- !5 формируемой трубы и не может обеспечить оптимальные условия формоизменения по всей протяженности ручья.

В частности, при прокатке тонкостенных труб повышенная свобода попереч- 20 ного сечения ручьч (со стороны большего его поперечного сечения) создает условия, приводящие к продольному растрескиванию труб.

Цель изобретения — снижение поверх- 25 костных дефектов труб путем повышения проработки внутренней поверхности прокатываемых труб, Поставленная цель достигается тем, что в калибре валков для пилигримо- 30 вой прокатки труб, содержащем два ручья, расположенных симметрично относительно плоскости разъема калибра и образующих криволинейную форму поперечного сечения уменьшающейся шири-, 35 ны и высоты по длине развертки профиля, которая составлена из трех неодинаковых участков, форма поперечного сечения начального участка, протяженность которого составляет 0,1 в 40

0,2 от длины развертки профиля ручья, выполнена гиперболической, форма поперечного сечения среднего участка протяженностью 0,15-0,3 длины развертки параболической и форма поперечного сечения конечного участка, длина которого составляет 0,5-0,75 длины развертки, выполнены в виде эллипса с фокусами, расположенными в плоскости разъема калибра и с шириной на 50

0,3-1,5 . больше высоты, а ширина калибра с гиперболической и параболической формой поперечного сечения на 0,3-1,5 меньше его высоты.

5 4 на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез В-.В на фиг. 1.

Калибр валков для пилигримовой прокатки труб содержит два ручья, расположенных симметрично относительно плоскости разъема Г-Г и образующих криволинейную форму поперечного сечения уменьшающейся ширины D и высоты Н по длине развертки профиля, которая имеет три неодинаковых участка.

Начальный участок калибра имеет протяженность (0,1-0,2) L где L-длина развертки профиля ручья. Форма поперечного сечения на этом участке выполнена гиперболической (фиг.2).На среднем участке калибра, имеющего протяженность (0,15-0,3)L, криволинейная форма поперечного сечения выполнена параболической (фиг.3), а на конечном участке калибра протяженностью (0,5-0,75)L - в виде эллипса (фиг,4).

Фокусы F гиперболы и фокусы параболы при прокатке тонкостенных труб располагаются в плоскости разъема калибра, а при прокатке толстостенных в вертикальной плоскости калибра(по его высоте) фокусы F@ эллип— са всегда расположены в плоскости разъема калибра.

Ширина 0 калибра с гиперболической и параболической формой поперечного сечения выполнена меньше его высоты на 0,3-1,5%, т.е.(— -1) 100 =

/ Н

0,3 — 1,5 .

Ширина калибра с формой поперечного сечения в виде эллипса выполняется на 0,3-1 5 больше высоты калибра.

При построении профилей ручья пи— лигримового валка следует руководствоваться общим свойством для гипербол, парабол и эллипсов, что их можно получить на поверхности круглого конуса в зависимости от угла наклона секущей плоскости к образующей конуса.

Данные кривые могут быть записаны одним уравнением вида у = 2рх - (-1-S ) х

На фиг. 1 представлена развертка профиля ширины калибра, общий вид; на фиг, 2 — разрез А-А на фиг.

55 где р — протяженность фокальной полухорды, проходящей через фокусы Fp, F и Flt, указанных конических сечений;

825215 эксцентриситет пределы для гиперболы Н6 6 Г2 параболы б =1 и эллипса О,OF K а 0,50 для условий профиля поперечного сечения ручья; 5 и х- текущие координаты попереч- ного сечения ручья с пределами О< у аН(D) и 06 х (D(H) .

Параметра р и зависят от соотношения глубины и ширины D калибра,, )0 т.е. сортамента прокатываемых труб, режимов обжатий и свойств деформирующего материала. Значение фокальной полухорды р определяют из граничных решений уравнения (1), предвари- !5 тельно задавшись величиной эксцентриситета K, который зависит от соотношения ширины и высоты калибра; Дальнейшее построение профиля поперечного сечения ручья определяют графоанали- 20 тическим методом, задаваясь текущими координатами х и у в указанных ранее пределах D, и H.

Построение профиля в виде параболических кривых при фокальной оси 25

F, FS перпендикулярной оси симметрии ручья, осуществляют следующим образом.

При Я =1 уравнение (1) примет вид у - = 2px (2)

Из выражения (2) и граничных х и у р =() /О . Дальнейшее построение 2. профиля поперечного сечения определяют„ задавшись текущими координатами х и у в указанных пределах 0 и Н, получают параболическую дугу; симметричную дугу получают аналогичным образом. При этом дуги параболы на оси симметрии пересекаются под углом, близким к 90, что в процессе прокатки может привести к поперечному излому трубы. В связи с этим параболические дуги сопрягаются между собой центральной дугой, выполняемой радиусом

В =(0; 1,..., 0,3) †" . Указанные преде- 45 лы сопрягающего радиуса тем меньше, чем меньша абсолютная величина глубины ручья и наоборот. Z

В случае использования параболических дуг для профилеобразования по- 5

50 перечного сечения ручья с фокусом, лежащем на оси симметрии ручья, как и в предыдущем, находят параметр р, который исходя из формулы (2) и граничных значений X и У, опрецелится в

55 виде P=D /4H.При этом в вершине ручья находится вершина параболы, т.е. дополнительно, о сопряжения не требуется.

При гиперболической форме кривой профиль поперечного сечения и при расположении фокусов в плоскости разьема калибра построение профиля предваряют определением параметра P иэ формулы (2 ) по граничным значениям Х и P.

Затем, задавшись значением Я, ко торое изменяется в пределах от Я=Я со стороны большего сечения развертки ручья до Е =! на стыке участков с гиперболическим и параболическим профилями ручья, находят значения действительной оси (2) по формуле

Р

Д .Е=1

Построение профиля калибра, предназначенного для прокатки тонкостенных труб, определяется следующей взаимосвязью. Чем тонкостеннее труба, тем ближе к 1,57. следует выбирать превосходство высоты калибра над шириной. Это объясняется необходимостью обеспечить тщательную проработку внутренней поверхности тонкостенных труб для исключения их продольного растрескивания. В тостостенных трубах превосходство высоты калибра над его шириной должно быть минимальным и близко к О,ЗХ, чтобы исключить возможность возникновения дефектов по наружной поверхности трубы. В части соотношения поперечных профилей калибра по длине ручья следует отметить, что чем более тонкостенная труба и менее пластичен материал, гиперболический профиль расп1.;остраняется на большей длине, вплоть до 0,2

Последнее условие обеспечивает максимальную проработку внутренней поверхности трубы. Для среднего параболического участка те же требования мо. гут быть обеспечены при выполнении, указанного профиля на длине 0,3L так что на долю концевого участка с эллиптическим поперечным профилем калибра остается лишь 0,5 L общей .протяженности ручья. Большая протяженность гиперболи еских и параболических участков (при соответственном уменьшении протяженности участка ручья с эллиптическим поперечным сечением) затруднит получение качественных труб (по геометрическим параметрам), а протяженность меньше 0,12 для гиперболического профиля) и 0,15L (для

Формула изобретения

7 8252 параболического профиля) не в состоянии обеспечить достаточной проработки внутренней поверхности труб — для исключения дефектов заготовки, остающихся в них после горячего передела.

Построение профиля ручья, предназначенного для прокатки толстостенных труб, предполагает следующие закономерности.

Протяженность гиперболических и 10 параболических участков тем больше, чем толстостеннее прокатываемая труба и меньше обжатие по наружному диаметру трубы: вплоть до 0,2L для гиперболического, 0 3 L для параболичес- 15 кого и 0,5 L для эллиптического профилей. При больших значениях протяженностей гиперболических и параболических профилей снижаются качественные показатели в части геометри- 20 ческих характеристик прокатываемых труб. Меньшие значения протяженностей гиперболических (до 0,1 L) и параболических (до О,!S L) и максимальные значения эллиптических профи- 5 лей (до 0,75 L) следует назначать при менее толстостенных трубах и большем обжатии по наружному диаметру. С одной стороны, это обеспечивает более тесный ручей на начальном и среднем участке, а с другой — позволяет осуществить повышенные деформации при благоприятных условиях формоизменения на подавляющей части длины ручья, что гарантирует минимум прокатных дефектов и максимальное качество поверхности.

Работа в предлагаемом ручье осуществляется следующим образом.

В процессе деформации труба пер- 40 воначально попадает в участок с гиперболическим профилем ручья, соответствующий зоне редуцирования. При этом в выпусках практически отсутствует внеконтактная деформация с одноосной 45 схемой растяжения благодаря тому, что ширина калибра меньше на 0,3-1,5

его высоты при прокатке тонкостенных труб. Затем труба попадает в зону с параболическим профилем калибра, где 50 обжимается по стенке равномерно по периметру калибра высоты над шириной, снижается вплоть до 0,3 ., а на конечном участке с эллиптическим поперечным профилем производят отделочные 5- операции. Здесь меняется знак превосходства на обратный, т.е. ширина становится больше высоты калибр». По мере снижения эксцентриситета — эллиптического профиля ручья, последний все больше приближается к форме круга, что обеспечивает бездефектность прокатываемых труб и легкий сход с оправки, особенно при использовании оправок с переменной конусностью образующей, близкой к цилиндрической форме, соответствующей концевому участку калибра со стороны меньшего поперечного сечения его.

Предлагаемый калибр валков обеспечивает проработку внутренней структуры прокатываемых труб исключает дефектообразование снаружи трубы, создает благоприятные условия для протекания отдельных операций, снижает брак и сокращает продолжительность ремонтных операций.

Калибр валков для пилигримовой прокатки труб, содержащий два ручья, расположенных симметрично относительно плоскости разъема калибра и образующих криволинейную форму поперечного сечения уменьшающейся ширины и высоты по длине развертки профиля, которая составлена из трех неодинаковых участков, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения поверхностных дефектов труб путем повышения проработки внутренней структуры, форма поперечного сечения начального участка, длина которого составляет 0,1-0,2 протяженности развертки профиля ручья, выполнена гиперболической, форма поперечного сечения среднего участка длиной

0,15-0,3 протяженности развертки параболической и форма поперечного сечения конечного участка, длина которого составляет 0,5-0,75 длины развертки, выполнены в виде эллипса с фокусами, расположенными в плоскости разъема калибра с шириной на

0,3-1,5 больше высоты, а ширина калибра с гиперболической и параболической формой поперечного сечения на 0,3-1,5 меньше его высоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N - 309756, кл. В 21 В 2!/02, !968.

2. Кофф 3.А. и др. Колодная прокатка труб. M., Металлургиздат, 1962, с.300.

825215

Составитель Н. Ларина

Редактор Н.Бушаева Техред H. сталош Корректор N. Шароши

Заказ 2393 42 Тираж 888 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l)3035 Москва, Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4