Двухвалковый калибр для продольной прокатки труб
Патент 1079321
Авторы
Двухвалковый калибр для продольной прокатки труб
Иллюстрации
Реферат
ДВУХВАЛКОВЫЙ КАЛИБР ДЛЯ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ, образованньгй симметричными ручьями, составленными из центральной дуги с радиусом из центра калибра и дуговых выпусков большего радиуса, центры которых расположены на оси симметрии ручья, о тличающийся тем, что, с целью уменьшения внутренней гранености труб при редуцировании, угловая протяженность центральной дуги равна 96112° . ел
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1079321
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
K A8TOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3416253/22-02 (22) 05.04.82 (46) 15.03.84. Бюл. Ф 10 (72) Г.И. Гуляев, В.П. Рукобратский, А.И. Довгаль, И.З. 111ийрин, N.Ï. Онищенко, С.И. Ивченков, Н.M. Пастернак, В.Н. Умеренков и В.Я. Кармазин (7!) Всесоюзный ордена Трудового
Красного Знамени научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промьнпленности (53) 621.771.074(088.8) (56) 1. Гуляев Г.И. и др. Технология непрерывной безоправочной прокатки труб. М., "Металлургия", 1975, с. 140-142.
2. Безилубенко Н.П. Технология производства труб. М.-Л., Металлургиздат, 1941, с. 216-229.
3. Там же, с. 266-270.
3(51) В 21 В 17/14 В 21 В 27/02 (54)(57) ДВУХВАЛКОВ11Й КАЛИБР ДЛЯ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ, образованный симметричными ручьями, составленными иэ центральной дуги с радиусом из центра калибра и дуговых выпусков большего радиуса, центры которых расположены на оси симметрии ручья, о тQ л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения внутренней гранености труб при редуцировании, угловая про" тяженность центральной дуги равна 96112о
Использование данного калибра для редуцирования труб не позволяет уменьшить внутренюю граненость по сравнению с известными овальными калибрами.
Наиболее близким к изобретению по
30 технической сущности является двухвалковый калибр для продольной прокатки, образованный симметричными ру. чьями, составляемыми из централь1!ой дуги с радиусом из центра калибра и дуговых выпусков большего радиуса, центры которых расположен на оси симметрии ручья (3). Дуга центрального участка ручья пересекается с дугами выпусков и образуются на ручье два выступа, расположенные от оси
40 симметрии ручья по обе стороны на углах 60
Использование данного калибра с о протяженностью центральной дуги 120 при редуцировании труб приводит к об45 разованию внутренней граненности величиной около 97., такой же, как и в случае использования овальных калибров, но обратного знака. Внутренняя граненность проявляется при ре50 дуцировании относительно толстостенньж труб и вызвана неравномерностью тангенциальной деформации труб в ., разъемном калибре, из-за чего толщина стенки трубы после прокатки в одном калибре неравномерна по периметру, Взаимное наложение неравномерной толщины стенки в системе калибров
1 1079
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на двухвалковых редукционных стенах при производстве толстостенных труб с отношением толщины стенки к наружному диаметру выше 0,1.
Известе!. двухвалковый калибр для редуцирования труб, образованный симметричными ручьями с профилем, описанным одной дугой окружности 11 1.
Это так называемый овальный калибр, получивший распространение на редукционных стенах, но который приводит к накоплению разнотолщинности трубы при ее продвижении.
Известен двухвалковый калибр для продольной прокатки труб, образованный симметричными ручьями, профиль каждого из которых имеет центральный участок, описанный дугой окружности протяженностью 90-112, и два о крайних выпускных участка, выполненных прямыми линиями (2 ).
321 2 приводит к образованию внутренней граненности готовых труб, проявляющейся в том, что внутренний профиль поперечного сечения их имеет форму четырехгранника с округленными углами, диагонали которого совпадают с линиями разъемов и вершин калибров (так называемая отрицательная граненость).
Цель изобретения — уменьшение внутренней граненности труб при редуцировании.
Указанная цель достигается тем, что в двухвалковом калибре для продольной прокатки труб, образованном симметричными ручьями, составленным из центральной дуги с радиусом из центра калибра и дуговых выпусков большего радиуса, центры которых расположены на оси симметрии ручья, у которых угловая протяженность центральной дуги равна 96-112о.
Такой калибр имеет препятствие тангенциальному течению метана в четырех сечениях, благодаря чему снижается разностенность труб при редуцировании в системе чередующихся калибров.
Угол дуги центрального участка определен на основании экспериментальных данных. Когда он меньше 96 о
I и больше !12 внутренняя граненность становится больше достигнутой на практике при использовании известных калибров.
На фиг. 1 изображен двухвалковый ка!!ибр для редуцирования труб, поперечный профиль; на фиг. 2 — темплеты поперечного сечения труб, прокатанных в овальных (темплет 1) и предложенных калибрах (темплеты 2-4). Рисками обозначены направления вершин и размеров калибров.
Калибр образован симметричными ручьями двух валков. Профиль каждого ручья имеет три участка: центральный выполненный дугой окружности радиуса В, и два одинаковых (благодаря симметрии ручья) дуговых выпуска, выполненных дугой окружности радиу,са В2, который больше радиуса R
Дуга центрального участка составляет угол равный 2
Центр центральной дуги расположен, в центре калибра, а центр дуг выпуска смещен относительно центра калибра на величину е (эксцентриситет) и расположен на оси, проходящей через цент калибра и дно ручья (ось симметI
107932I
3 рии ручья). Благодаря расположению центра дуг крайних участков на оси симметрии ручья крайние участки профиля ручья пересекаются с центральным в точках, направления от которых
5 к центру калибра образуют с осью симметрии ручья угол о . Из-за пересечения дуг (а не плавного сопряжения) профиль ручья валка на участке, примыкающем к месту пересечения дуг, имеет выпуклую форму. Ширина калибра
В больше высоты Н, чем обеспечивается прокатка труб без подрезов на наружной поверхности. Величина овализафии калибра Л= -- выбирается в зави3
K 15 симости от деформации труб по наружному диаметру в калибре на основании имеющихся практических данных для овальных калибров. Высота калибра определяется по заданной деформации труб по наружному диаметру в калибре, овализации 71 с использованием соотношения, связывающего средний диаметр калибра с его высотой Ну пириной В (например, в виде Г = ††.). Тогда
+K
СР 2 радиус дуги центрального участка {В )
1 определяется как — †. Радиус дуг вы2 пусков (R2) и смещение центра их относительно центра калибра (е) определяется из следующих соотношений
В -Н2 В 12 2
4Н соэо 2 2
Угол Ц. определяется на основании практических данных.
Прокатка труб в системе, поверну- 35 тых относительно друг друга на угол
90, калибров с последовательно о уменьшающимся поперечным сечением осуществляется следующим образом.
За счет вращения валков каждое 4О сечение трубы последовательно деформируется во всех калибрах. При деформации трубы в первом калибре (как в обычном разъемном калибре) утолщение стенки по периметру неравномер- 45 но. Труба утолщается больше в местах, примыкающих к разъему калибра, и меньше (или даже утоняется) в местах, примыкающих к вершинам. Между разъемом и вершиной калибра. труба полу- 50 чает промежуточное изменение стенки.
При деформации трубы во втором калибре, повернутом относительно первого на 90, максимальное утолщение стенки располагается в месте минимально- 55
ro, а минимальное — в месте максимального изменения стенки, достигнутых в первом калибре.
Наличие выпуклых участков калибров в зонах, примыкающих к месту пересечения центральной и крайних дуг выпуска, препятствует тангенциальному истечению металла. Из-за этого характер изменения стенки трубы между вершиной и выпуском калибра может быть различным в зависимости от угла положения точки пересечения дуг. В результате толщина стенки после прокатки в двух калибрах оказывается либо равномерной по периметру, либо неравномерной с четырьмя максимумами и четырьмя минимумами толщины стенки, ориентированными в направлении вершин и разъема калибров или под углом 45 к линии разъема. Посо ле прокатки в системе последующих калибров, повернутых относительно друг друга на 90, конечная толщина стенки также оказывается либо относительно равномерной по периметру, либо неравномерной и имеет четыре максимума и четыре минимума толщиА стенки, ориентированные в направлении вершины и разъема калибров или о под углом 45 к этим направлениям.
Для получения круглого наружного профиля трубы прокат в 1-2 предчистовых клетях осуществляется с использованием овальных калибров, а в 1-2 последних чистовых клетях — с использованием круглых калибров °
Зависимость величины и ориентации внутренней граненности от места положения точки пересечения дуг центрального и крайних участков (или от протяженности центральной дуги) пред. лагаемого калибра установлена в результате прокатки без натяжения труб диаметром 68 мм и толщиной стенки 1213 мм иэ труб диаметром 130 мм и частными деформациями в черновых клетях
4,4-3,5 и овализацией калибра 1,0701,044 в 18 клетях двухвалкового ре-, дукционного стана трубопрокатного агрегата 140 завода им. К. Либкнехта.
При этом 16-я клеть была с овальным калибром, 17-я и IS-я с круглым.
Угол aL изменяли от 60 до 45 (центральная дуга составляла угол
2о 120-90о). Установлено, что при угле с 60 (=120 ) внутренний проо р филь имеет вид, изображенный на темплете 2 (фиг. 2). При этом минималь" ные значения толщины стенки располагались под углом 45 к направлению о вершин и разъемов калибров (положи21 (Р -e)e
D =Р -e +
2 ид
S 10793 тельная граненность). Величина внутренчей граненности составила 8,57.
При угле +=45 (2oL=90 ) внутренний профиль имеет вид изображенный на темплете 3 (фиг, 2). Минимальные значения толщины стенки располагались в направлении вершин и разъемов калибров. Величина внутренней граненности составила 10-11Х. Таким обрао зом, при изменении угла от 60 до 45 10 (120-90 ) произошла переориентао ция внутренней граненности, что свидетельствует о возможности уменьшения ее величины при определенных значениях угла О . l5
Минимальное значение величины внутренней граненности, составляющее 5,0Х (темплет 4, фиг. 2), наблюдали при
gL52 (2d=104 ).
При угле 6L=48 и 56 (2 = 96 и 112 )10 она составила соответственно 8 и .7„51, Пример. Проведена опытная прокатка без натяжения труб размерами
68 !3 из труб диаметром 130 мм и 18 клетях двухвалкового редукционного стана трубопрокатного агрегата (ТПА)
140 завода им. K. Либкнехта.
Профиль ручьев калибров с 1-ой по
15-ю клеть имел три участка: цент- . ральный и два крайних, выполненных 30 дугами окружности. Дуга центрального участка этих калибров составляла угол
140 . Дуги крайних участков ручьев указанных калибров пересекались с дугой центрального участка под углом 35 =52 . Центр центральной дуги был рас положен в центре калибра (фиг. 1).
Ручья калибров 16-18 клетей были выполнены одной дугой окружности. При этом центры дуг ручьев валков 16-ой 40 клети были смещены относительно центрв калибра (овальный калибр), а центры дуг ручьев валков 17-ой и 18-ой клетей совпадали с центром калибра (круглые калибры).
Все калибры в собранном виде изготовлены путем расточки валков на станках, используемых в цехе для изготовления овальных калибров.
Калибры клетей с 1-й по 15-в расточены из двух установок режущего инструмента. При первой установке режущую кромку резца устанавливали в центральной плоскости клетей, проходящей через оси валков и центр калибра. Диаметр траектории режущей кромки резца равен высоте калибра. Таким путем были расточены центральные участки ручьев.
При второй установке режущая кромка резца была смещена относительно центральной плоскости клети на величину Х, а где D . — идеальный диаметр валка, ° равный 330 мм для всех клетей;
D — диаметр траектории режущей
P кромки резца, мм.
Диаметр траектории режущей кромки резца определен из выражения
6
DHA Р е 2
Остальные обозначения как на фиг. 1.
При такой установке режущего инструмента были выполнены крайние участки ручьев.
Основные параметры калибров пред-, ставлены в табл. 1.
О
Э
107932 I
Ф в
С:.
СФЪ с 4 (n л
О CO
С 4 (4
Ф с Ъ л в л О (4 сс с в л (Ъ С Ъ
РЪ с"
СС в ° (Г; ф
С» 1
С Ъ а
С 4
СЪ
СЧ
ad
1 ж
Ц с в м
o c (ГЪ o (4
С4
° в ГЪ O с
О
00 л
CV
О1. 1 О в
0Ъ
0C CO
) л и
ad сО в л
0О ю л л л л
С 4 л с
РЪ
1О (0 1 и
atj а
О (0
Р
Э
o c o (ГЪ л л
o — с о с с с о
О О О
° в в
О o o о л
С (= o л о о о в л с с о с л л с с
Э л
Г (1 X
Г 1
Cj $ I
Э л О
Ф (4 ( О ц. ) л л
Л (4
Cja РЪ л л л съ с о л л л
O О O (Ч
° л в
Л (ГЪ (4
CG Л 1- л
О C O л л
О ОЪ ъО Л с40 в в
О Г1 с> О а ! 3
I а л
Е И и
Э I»
Э о !
С Х (Ъ V
С Ъ о л л в !
1, .М л
О1 ф
С0 (1 1 л в О О л ! л л (ГЪ 0
О an Cj
CO (СЪ СЧ О Л л л в л л
С ) СвЪ С ) СЧ С4
РЪ
ГЪ в щ
О О О О
О О О л л л л с О О I
О 00
НЪ л
СЮ К, ), в
СЧ ф л л о О К) (Ч
00 О л л
4 О (СЪ (СЪ
С Ъ
o а в
° ОЪ 3 с Ъ сО (СЪ л л вф CV б (ГЪ (1 л
° л л an ГЪ
ГЪ 00
CO с ) л л О
cn p
С Ъ
1 I (ГЪ
С"Ъ
an an О CO л
Л СЪ о о
00 ("Ъ л л
00 цЭ (ГЪ
ГЪ ((Ъ (ГЪ л л
О о о
ГЪ в л
СЧ
4Ъ О
О (Ъ л в
00 Л свЪ о
РЪ
С 4 О (ГЪ
Cja O л с Ъ (ГЪ с о
СО л в с
Рв С ; с о
ОЪ (ГЪ
1 в л
Ф 1
РЪ РЪ > С ) л л <" о о О Ю в л л сч
Х ((! а с 4 О л в
00 00 съ л
° в л
О СО
О О в
Л (ГЪ л л л л в
CO Cja Caa
1О сО О
С 4 О л (4 Ch л О
°, л
О1 (ГЪ
ОО
СЧ л с о О
О1 л л
СЬ о
00 СЧ л л о
N С 4
> л с
С \
00 ц л
00 СЧ л в
CO (СЪ
CO CO :> О в а ц:) CV
О1 Cja о о
О О О О (ГЪ О О а (съ сч о с л л (СЪ
О о в в
О (ГЪ (ГЪ (ГЪ оо оо
Ф РЪ о о о
О о о О сО о О О о о
° л л
o o л а
O л в л
С КМ
Э ad
Ц X о сл л а
СвЪ
О 00 "Ъ сЪ
-о в в
00 л С а л
Св) С"Ъ
СЧ л а сеЪ (вЪ л в
Ф С Ъ в л б 4й
С 4
-3
Э Ю Х
5!с аа о о О л Π— о
an (ГЪ в О
СЧ
О л
О1 о о л в в ь с Ъ л
1 л
1 сч о о
4Ъ— л в
С Ъ
00 00
an O
СО ф в
О\ О л л
ГЪ иЪ Ь
° л
СЪО
О Cja
ГЪ О Л
CO Ф в
С Ъ Cja л О
О а
О
& (0 а
Э м (d а
1
1
I ж
О
I й1 л
o x
1 — — 1
О О в л
o o
I с о о о в
ОЪ < Ь О О
С4 СiЪ Л О Л 001
СЧ СЪ
Л 00 (ja — — — — — — — — — I
9 107932
Частные деформации труб по наружному диаметру, овализация калибров (8), высота (И) и ширина (В) калибров были взяты такими же, как и на
Т а б л и ц а 2
Клеть, Ф
Средний диаметр калибра D-, с
ОвализаЧастна деформация, Ж
Ширин калиб ра В, Диамет траектории резца, Вр, адиус ксцентр
-алиб- итет ка а, бра, ысот калибра Н, ещение зца Х, ция калибра, Я
5 6 — 4
127,30
2q) 1,04
130,0 124,6 65,06 2,76 )30,0 23,4
125,8 117,6 63,04 4,24 125,90 29,4
3 116,40
4 111,40
4,3 1,07
4,3 1,06
120,2 112.6 60,23 3,93 120,90 28,7
)14,9 107,7 57,56 3,61
115,0 27,8
109,9 103,3 55,05 3,40 110,0 27,3
105,3 26,6
4,2 1,06
105,2 99,1 52,69 3,14
100,8 95,1 50,48 2,93 100,90 25,9
96,6 91,3 48,38 2,73 96,70 25,2
4,1 1,06
4,1 1,06
4,0 1,05
4,0 1,05
3,9 1,05
3,9 1,05
92,6 87,7 46,37 2,52 92,70 24,5
88,8 84,2 44,46 2,36 88,90 23,9
23,0
85,2 81,0 42 65 2,)5 85,30
81,85 22,2
81,8 77,9 40,95 2,00
3,8 1,05
78,6 75,0 39,34 1,84 78,65 21,5
75,5 72,2 37,79 1,69 75,50 20,5
72,6 69,6 36,33 1,53 72,60 19,7
3,8 1,04
3,7 1,04
2,0 1,03
0,9 1,0
0,0 1,0
15,7
0,О
70,6 68,7 35,31 0,96 70,60
69 О 69 О 34 50 О О 69 0
0 00 69,0 0,0
69,0 69,0
34,50
Были прокатаны несколько йартий труб,размерами 68 13 мм объемом от
200 до 600 тн. Наружная поверхность труб была гладкой и не имела следов от выпуклых участков калибров. Калиб
55 ры сохраняли свою форму вплоть до полного износа благодаря равномерному износу как самого выпуклого участка, так и рядом лежащих, 2 121,70 4,4 1,07
5 106,60 4,3 1,06
6 )02,)5
7 97,95
8 93,95
9, 90,15
10 86,50 !
1 83,10
12 79,85
13 76,80
14 73,85
15 71,10
)6 69,65
17 69,0
l8 69,0
10 действующей на стане овальной калибровке валков, используемой для ре дуцирования труб всего сложившегося сортимента (табл. 2).
Часть черновых к,йтибров использовали и для прокатки более тонкостенных труб, например размерами 73 к
r(5,5 мм. Качество наружной поверхнос- ти было удовлетворительным. Визуальный осмотр внутреннего профиля труб размерами 68 ° )3 мм (темплет 4, фиг. 2) свидетельствовал о заметном снижении внутренней граненности по
10 ки. сравнению с трубами, прокатанными на овальной калибровке (темплет 1, фиг. 2).
Замер толщины стенки для оценки внутренней граненности труб размерами 68 ° 13 мм осуществлен на 40-50 трубах нескольких партий с помощью тензометрического устройства, позволяющего замерять толщину стенки непрерывно по всему периметру с записью на диаграммную ленту. Среднее значение внутренней граненности составило около 5,0 .
Для оценки эффективности предложенного решения сравнили результаты опытных прокаток труб, указанных в примере, с результатами прокаток труб в овальных калибрах.
Овальные калибры используются на редукционных станах и поэтому они приняты за базовый объект сравнения.
С использованием базового объекта прокатывали трубы размерами 68 13 мм из труб диаметром 130 мм в 18 клетях двухвалкового редукционного стана
ТПА 140 завода им. К. Либкнехта (г.. Днепропетровск). Калибры с 1 по
79321 12
16-й были овальными (базовый объект), т.е. профиль ручья их был выполнен одной дугой окружности с центром, смещенным относительно центра калибра. Два последних калибра были круглыми. Основные параметры калибров приведены в табл. 2.
Многократные исследования внутренней граненности труб размерами 68
tO х13 мм, прокатанных с использованием данной калибровки, свидетельствуют, что средняя величина ее составляла около 9 .
Таким образом, использование предложенного калибра для редуцирования труб по сравнению с базовым объектом позволяет уменьшить внутреннюю граненность относительно толстостенных труб, в частности в приведенном примере, с 9 до 5 .. За счет этого улучшается товарный вид труб, уменьшается разностенность их, а также экономится металл при механической об- работке внутренней поверхности издед лий из этих труб, повышается стойкость обрабатываемого инструмента и уменьшается число циклов обработщис. 1
1079321
Составитель Л. Матурина
Редактор Н. Швыщкая Техред В далекорей Корректор ф. Макаренко
Заказ 1212/7 Тираж 796 Подписное
RHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва, Ж-35 Раушская наб. д. 4/5
Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4