Способ производства труб на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах

Способ производства труб на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах

Реферат

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве сварных труб. Цель изобретения - уменьшение расхода металла за счет увеличения вытяжки полосы, повышение производительности агрегата и качества труб. Полосе 2 в гибочно-натяжном устройстве 3 придают форму волны, у которой отношение периода к амплитуде составляет 4[(1+_и)...(1+10_и)] , где _и - деформация изгиба на поверхности полосы, выбираемая в пределах 0,02 ... 0,05. Затем полосу деформируют в клетях 4 с цилиндрическими валками. Деформация в клетях 4, меньшая в 2 ... 5 раза по величине деформации в гибочно-натяжном устройстве 3, устраняет остаточные деформации в полосе перед формовкой и сваркой. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве сварных труб малых и средних диаметров. Целью изобретения является уменьшение расхода металла за счет увеличения вытяжки полосы в процессе знакопеременного изгиба с растяжением, повышение производительности агрегата и качества труб. На фиг.1 показана форма полосы в гибочно-натяжном устройстве; на фиг.2 - схема осуществления предлагаемого способа. Сущность изобретения состоит в следующем. Уменьшение расхода металла, повышение производительности агрегата и качества труб достигаются увеличением вытяжки полосы, ее утонением и уменьшением остаточных напряжений и деформаций в полосе. Увеличение производительности агрегата достигается увеличением вытяжки полосы. Исследования показали, что утяжка (уменьшение ширины) полосы не превышает 10-15%, следовательно, утонение полосы равно 85-90% от величины вытяжки. Поскольку на ряде трубоэлектросварочных агрегатов узким местом является скорость сварки (мощность источника нагрева), с уменьшением толщины полосы уменьшается масса единиц длины нагреваемого металла, что позволяет увеличить скорость сварки на величину, равную уменьшению толщины. Увеличение вытяжки полосы увеличивает и производительность агрегата. За счет увеличения вытяжки улучшается правка ребровой кривизны, уменьшается неравномерность вытяжки по ширине полосы, что устраняет образование гофров, смещения кромок, искривления труб после порезки и термообработки. Уменьшение остаточной кривизны в поперечном направлении и остаточных напряжений в продольном также повышает качество труб за счет уменьшения вероятности их искривления после порезки и термообработки и устранения перегибов полосы. Увеличение вытяжки позволяет увеличить объем выпуска труб (в метрах) при неизменном объеме заданного штрипса, или уменьшить объем заданного в производство металла, обеспечивая требуемый объем (в метрах, а при сдаче по теоретическому весу и в тоннах) выпуска труб. Способ осуществляют следующим образом. Рулоны 1 стыкуют в непрерывную полосу 2, которую подвергают знакопеременному пластическому изгибу с растяжением в гибочно-натяжном устройстве 3. При этом полосе придают форму волны, у которой отношение длины волны Т к амплитуде А находится в пределах 4[(1+ _u)...(1+10 _u )], где _u- деформация изгиба на поверхностях полосы (см.фиг.1). Протягивание полосы осуществляют с помощью клетей 4 формовочного стана с цилиндрическими валками, которые вращают в противоположную сторону, в отличие от калиброванных валков формовочных клетей 5, в которых полоса 2 формируется в трубную заготовку 6. Для обеспечения необходимого тянущего усилия полоса 2 охватывает цилиндрические валки клетей 4 на угол 120-270^o. Трубная заготовка 6 нагревается и сваривается в сварочном узле 7 и калибруется в клетях 8 в трубу 9. В гибочно-натяжном устройстве 3 полосу изгибают с растяжением рабочими роликами 10, которые опирают на опорные ролики 11. Пропуская полосу между роликами 10, ей придают форму волны с заданными параметрами, которые обеспечивают наибольшую вытяжку полосы при заданном диаметре роликов 10 с минимальным снижением других качественных показателей. Заданная форма полосы обеспечивает ее изгиб с максимальной для данных роликов 10 деформацией. Из гибочно-натяжного устройства 3 полосу 2 подают в формовочные клети 4 с цилиндрическими валками. В каждой клети 4 полоса 2 последовательно охватывает нижний 12 и верхний 13 валки, один из которых имеет реборды для удержания полосы от осевого перемещения. В валках 12 и 13, направление вращения которых противоположно направлению вращения валков клетей 5 и которые полоса охватывает на угол 120-270^o, полосу подвергают знакопеременному изгибу с растяжением с деформацией изгиба в 2-5 раз меньше, чем деформация изгиба в натяжном устройстве. Это позволяет обеспечить дополнительную вытяжку полосы и уменьшение ее остаточной продольной и поперечной кривизны. Теоретически и экспериментально установлено, что вытяжка определяется величиной напряжения растяжения, величиной деформации и количеством циклов изгиба. Для увеличения вытяжки полосы в гибочно-натяжном устройстве полосе придают форму волны (см.фиг.1), у которой отношение длины волны к амплитуде изменяется в пределах от 4(1+ _u ) до 4 (1 + 10 _u), причем _u = 0,02... 0,05. Деформация изгиба определяется как отношение половины толщины полосы к радиусу изгиба. Данные параметры волны получены в процессе лабораторных исследований, которые показали, что при деформации изгиба полосы в гибочно-натяжном устройстве меньше 2% практически невозможно добиться вытяжки более 1,0. ..1,5%. Это связано с тем, что вытяжка пропорциональна деформации изгиба, и тем, что деформация изгиба определяет сопротивление гибочно-натяжного устройства протягиванию полосы, а следовательно, и усилие протягивания, от которого также зависит вытяжка полосы. При деформации изгиба более 0,05 (или 5% ) сопротивление протягиванию интенсивно возрастает и усилие протягивания достигает такого значения, при котором в полосе возникают напряжения растяжения, близкие к пределу текучести, при трех-пяти циклах изгиба. Такая схема протягивания недопустима. Минимальное значение отношения длины волны к ее амплитуде принято таким, чтобы был обеспечен контакт полосы с роликом гибочно-натяжного устройства по всей длине устройства. Это позволяет получить наилучшие условия вытяжки полосы с минимально возможным искажением ее формы, размеров (утяжка полосы), а также минимальным снижением пластических свойств металла полосы. Максимальное значение отношения длины волны к амплитуде принято равным 4 (1 + 10_u). При такой форме волны обеспечивается радиус изгиба полосы, практически равный радиусу ролика и достаточный не менее чем на 2/3 длины полосы ее контакт с роликами гибочно-натяжного устройства. Таким образом, придание полосе в гибочно-натяжном устройстве формы волны с заданными параметрами позволяет обеспечить наибольшую ее деформацию изгиба, а значит, и вытяжку с минимальным снижением других качественных показателей. Дополнительный изгиб полосы с растяжением осуществляют в клетях формовочного стана с цилиндрическими валками. Это достигают путем охвата полосой валков и их вращения в противоположную сторону относительно обычного вращения. Изгиб полосы с растяжением в формовочных клетях дает возможность получить дополнительную вытяжку полосы. Кроме того, при охвате валков полосой формовочная клеть обеспечивает тянущее усилие, практически равное мощности привода, что позволяет увеличить вытяжку полосы в гибочно-натяжном устройстве за счет увеличения напряжений растяжения в полосе. Величину деформации изгиба в формовочных клетях с цилиндрическими валками (имеется ввиду изгиб в продольной, а не в поперечной вертикальной плоскости) устанавливают в 2...5 раз меньше, чем в гибочно-натяжном устройстве. Это, хотя и уменьшает вытяжку полосы, позволяет уменьшить остаточные напряжения и остаточную поперечную кривизну полосы перед ее формовкой, сваркой и калибровкой. Величина деформации изгиба в 2...5 раз меньше, чем в гибочно-натяжном устройстве, принята из условия, позволяющего обеспечить в формовочных клетях деформацию изгиба около 1%. При такой деформации изгиба обеспечивается как вытяжка, так и правка полосы (снятие остаточных деформаций и напряжений). П р и м е р. Изготовление трубы размером 16,8х4,0 мм на стане 73-219 начиная с процесса задачи полосы в стан. Рулоны разматывают и стыкуют в непрерывную полосу 2 обычным способом. Затем полосу подают в гибочно-натяжное устройство 3, ролики которого разведены так, что полоса свободно проходит через натяжное устройство. Затем, например с помощью троса, полосу протягивают через клети 4, последовательно охватывая валки 12 и 13. Приводом клетей 4, вращая валки 12 и 13 в противоположную сторону от обычного их вращения, полосу задают в клети 5 и далее ведут задачу полосы обычным способом. После задачи полосы и настройки процессов формовки, сварки, калибровки ролики гибочно-натяжного устройства сводят и осуществляют процесс в соответствии с предлагаемым способом. В гибочно-натяжном устройстве 3 полосу подвергают знакопеременному изгибу с растяжением. При этом полосе придают форму волны, у которой отношение длины волны и амплитуды равно 4 (1 + 4,5 _u). Деформацию изгиба устанавливают равной 0,027 (2,7%). Для обеспечения такой деформации радиус рабочего ролика 10 принимают равным 75 мм (диаметр 150 мм). Тогда амплитуда волны равна 77 мм, длина волны 77х4 (1 + 4,5 х0,027) 340 мм. Расстояние между осями рабочих роликов равно половине длины волны - 170 мм. Протягивание полосы осуществляют валками двух клетей 4, которые обеспечивают тяговое усилие на выходном конце полосы 15000 кг или напряжение растяжения, равное 0,25 _т, которое почти равномерно убывает до нуля на входном конце полосы. За счет того, что в полосе создают напряжения растяжения 0,25 _т и деформацию изгиба 0,027, при семи циклах изгиба обеспечивают вытяжку до 5%. При усилии растяжения 15000 кг вертикальное усилие на выходные ролики 12 составляет более 20 т. Ролики 10 диаметром 150 мм такую нагрузку не выдерживают и поэтому их опирают на опорные ролики 11 диаметром 270 мм. Таким образом обеспечивают при заданной деформации изгиба и форме полосы работоспособность гибочно-натяжного устройства. Формовочные клети с цилиндрическими валками обеспечивают не только протягивание полосы, но и ее дополнительную вытяжку и правку (уменьшение остаточной кривизны и напряжений). Деформацию изгиба полосы в формовочных клетях устанавливают равной 1%, т.е. в 2,7 раза меньше, чем в гибочно-натяжном устройстве. Это осуществляется за счет охвата полосой валков диаметром 400 мм. При такой деформации изгиба и таких напряжениях растяжения дополнительная вытяжка в двух формовочных клетях составляет 1,5...2,0%. Остаточная кривизна полосы в продольном направлении после выхода из натяжного устройства при условии свободного выхода полосы составляет около 0,02 (радиус 300 мм). Кривизна в поперечном направлении в 1,5...2 раза меньше, т. е. радиус поперечного сечения равен около 500 мм. После выхода из формовочной клети с цилиндрическими валками, где полосу подвергают изгибу с деформацией в 2,65 раза меньшей, чем в натяжном устройстве, ее остаточная кривизна в продольном направлении не превышает 0,001 (радиус более 1000 мм), в поперечном сечении радиус более 18000 мм. Такая остаточная кривизна и остаточные напряжения, возникающие в полосе, не ухудшают процесс формовки и качество получаемых труб. Таким образом, из 1 погонного метра полосы, заданной в стан, получается 1080 мм трубы (10 мм за счет редуцирования и вытяжки трубной заготовки и трубы в процессе формовки и калибровки и 70 мм за счет вытяжки полосы от применения предлагаемого способа, которая достигает 7%). Вытяжка полосы дает экономию металла до 70 кг/т. На стане 72-219 скорость сварки ограничена мощностью нагревательных устройств. Утонение стенки на 6% позволяет на 6% повысить скорость сварки за счет уменьшения объема (массы) нагреваемого металла, а значит, повысить на 6% производительность трубоэлектросварочных агрегатов. Одновременно с этим вытяжка полосы до 7% устраняет серповидность полосы с минимальной неравномерностью деформации по ширине, что позволяет получать трубы с качественным сварным соединением кромок.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ НА НЕПРЕРЫВНЫХ ТРУБОЭЛЕКТРОСВАРОЧНЫХ АГРЕГАТАХ, включающий стыковку отдельных рулонов в непрерывную полосу, знакопеременнный изгиб полосы в вертикальной плоскости в гибочно-натяжном устройстве и ее растяжение в процессе знакопеременного изгиба, формовку трубной заготовки в клетях с индивидуальным приводом рабочих валков, сварку и калибровку трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества труб и производительности агрегата и уменьшения расхода металла при производстве труб, в процессе знакопеременного изгиба с растяжением полосе с гибочно-натяжным устройстве придают форму волны, отношение периода к амплитуде колебаний которой составляет 4[(1+_и)...(1+10 _и)], где _и - деформация изгиба на поверхностях полосы, значение которого в зависимости от геометрических параметров полосы и гибочно-натяжного устройства составляет 0,02 ... 0,05, в формовочных клетях с цилиндрическими валками, полосу дополнительно изгибают с растяжением, а отношение деформации изгиба в гибочно-натяжном устройстве к деформации в формовочных клетях с цилиндрическими валками устанавливают равным 2 ... 5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 20.03.1996

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2002

Извещение опубликовано: 27.12.2002