Валок для продольной прокатки труб

Валок для продольной прокатки труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >956080

Союз Советских

Социалистических республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Запвлеио16. 12. 80 (21) 3218209/22-02 (53)M. Кл.

В 21 В 27/02

В 21 В 17/02 с присоединением заявки рв—

9мудирствеииыб кемитет

СССР ив делан изебретеиий и отхрытий (23) Приоритет— (53) УДК621. 771 .. .07.8(088.8) Опубликовано 07.09.82. бюллетень .% 33

Дата опубликования описания 07.09.82

IO.È. Блинов, 10.И. Йосифов, С.-В. Сериков, Л.Л. Ситников, (72) Авторы (54) ВАЛОК ДЛЯ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при производстве бесшовных труб на станах продольной прокатки, преимущественно на автомат-станах.

Известны валки станов продольной прокатки труб, имеющие ручьи некруглого профиля в виде многогранников со скругленными сторонами (13.

Недостатком известных валков с ручьями некруглой формы является наличие зон, выполненных различными радиусами, не обеспечивающее распределение металла по периметру ручья с плавным изменением толщины стенки в поперечном сечении трубы, что приводит к возникновению напряженности профиля в местах сочленения зон и повышенной разностенности.

Кроме того, большое количество 20 радиусов сопряжения, составляющих периметр ручья, не позволяет описывать ручей непрерывной функцией, что затрудняет механизацию операций нарезки ручья на станках с программным управлением.

Известен валок трехвалкового редукционного стана для калибра, периметр которого имитирует шестиугольник, каждый валок при этом имеет ручей с тремя характерными участками: в вершине и в выпусках круглые вогнутые, между вершиной и выпусками круглые выпуклые (2). Такой калибр позволяет перераспределить деформации в поперечном сечении и получить трубы с более точными размерами, но пригоден он при безопровочной прокатке труб.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является валок для продольной прокатки трубной за готовки, содержащий бочку с ручьем,,имеющим волнообразную образующую с постоянным шагом, расположенную сим,метрично относительно вертикальной . оси (31.

080

956

Данный валок, имеющий на бочке ручей некруглого волнообразного профиля с глубиной впадин (высотой волны) не более 1 мм и шагом волны

10 мм, предназначен для продольной прокатки сплошной трубной заготовки.

Использование ручья волнообразного профиЛя с постоянной высотой волны при продольной прокатке полых гильз (труб) приводит к неравномерному распределению деформации трубы по периметру ручья в поперечном сечении и . возникновению напряженности профиля в местах сочленения зон.

Целью изобретения является уменьшение напряженности и повышение точное ", сти труб.

Цель достигается тем, что в валке для продольной прокатки труб, содержащем бочку с ручьем, имеющим .волнообразную образующую с постоянным шагом, расположенную симметрично относительно вертикальной оси, шаг волны равен

1/2 или 1/3 периметра ручья, высота полуволны выполнена уменьшающейся от наибольшего значения у образующей бочки, к вертикальной оси, где ее величина составляет 0,02 - 0,09 высоты полуволны у образующей бочки, а значение высоты полуволны в каждой точке периметра определено выражением

А1 = 8. 51п{ 1 +4361)у

Ао

К вЂ” Х где Ао — высота полуволны профиля у .образующей бочки;

К=2-4- коэффициент затухания волны;

8„ — угол, соответствующий расчетной точке периметра

0 < 81 < 90 — угол, соответствующий выпуску ручья; ш — количество полуволн образующей;

Ф

Ч вЂ” угол между вертикальной осью и образующей бочки валка.

Такой профиль калибра, образованный ручьями двух валков, позволяет увеличить вытяжную способность зон, соответствующих выпускам, приравнивая их вытяжной способности вершины ручья. Выравнивание напряженности в поперечном сечении трубы снижает возможность возникновения серповидных надрывов поверхности металла и сквозных надрывов при прокатке тонкостенных труб.

Перераспределение металла по периметру ручья за счет волнообразной

4 образующей профиля позволяет увеличить точность прокатываемых труб.

На фиг. 1 показан предлагаемый валок с ручьем, имеющим волнообразную образующую; на фиг. 2 - поперечное сечение ручья и обозначения, характеризующие профиль и параметры ручья:

 — ширина ручья;

H/2 — высота ручья; !

О А — высота полуволны в осевой вертикальной плоскости; , — шаг волны;

Ro — средний радиус ручья;

В; — текущий радиус, характеризу15 ющий волнообразный .профиль в произвольной точке периметра ручья;

А — высота полуволны профиля о у образующей бочки;

А — текущее значение высоты по1 . луволны относительно среднего радиуса R в каждой точке периметра;

e„. текущий угол, характеризую25 щий профиль ручья в поперечном сечении, соответствующий расчетной точке периметра; — угол, соответствующий выпуску ручья.

50 Валок содержит шейки 1, бочку 2 с образующей Х-Х и ручей 3, состоящий из центоальной части CFDMN и выпусков

ЕС и NL с волнообразующей переменной высоты полуволны А;, убывающей от образующей бочки Х-Х к вертикальной оси 00, где высота полуволны (АВ) составляет 0,02-0,09 высоты полуволны (A0) у образующей бочки, а шаг волны равен t/2 или1/3 периметра ручья.

Волнообразная образующая ручья с убывающей высотой полуволны характеризуется текущим значением высоты полуволны А; относительно окружности среднего радиуса R0 ручья и определя45 ется по формуле

В

A„. —.Яп(Ч+ и&„), (1)

50 где А — высота полуволны профиля у4 образующей бочки, равная

2,7-3,5 мм для валков автоматического и полунепрерывного трубопрокатного станов;

К вЂ” коэффициент затухания волны к вертикальной оси, равный

2 + 4 для автоматических и

С учетом прокатываемого сортамента на автоматических станах определен диапазон высот полуволны А, равный

2,7-3,5 мм.

Коэффициент затухания волны определяется с учетом основных размеров ручья В,НЯ и поля допуска толщины стенки прокатываемой трубы по формуле

1 1 В-Н

К = + -+

2 и 2а (3) где а = — коэффициент, учитываS<50 ???????? ???????? ?????????????? по ГОСТУ на толщину стенки трубы:.

Средний радиус ручья Rp определяется по формуле

В

Ао

О 2 э 9560 полунепрерывных трубопрокатных станов;

9; -- текущее значение угла, характеризующее профиль ручья в поперечном сечении (град .), ввиду симметрии ручья относительно вертикальной и горизонтальной осей находится в пределах Оо+ 6 < 90о;

Х вЂ” угол, соответствующий выпус- »О ку ручья (град.), для двухвалкового стана А = 30 ; и — количество волн образующей в поперечном сечении ручья;

Ч вЂ” угол между вертикальной »5 осью симметрии 00 и образующей бочки валка X-X.

Высота полуволны Ао определяется из соотношения основных размеров ручья - высоты Н(1 и ширины В с учетом 20 коэффициента К затухания волны и коэффициента 5 /D тонкостенности прока тываемой трубы по формуле, мм

К(В-Н)

2 (К+1. (2) 25

А К(В- Н) 3(144-135, 8)

О 2 K+ I ) 3,282

1 1 В-H 1 1

K = - — + — + — = — — + 11,93й

2 4 2с» 2 Ч

80 6 для половины ручья, т. е. в диапазоне Оо < 6.< 90о

Построение волнообразной образующей профиля ручья производится с учетом симметрии калибра, состоящего из двух ручьев в следующем порядке.

Из центра О, который лежит в точке пересечения вертикальной 00 и горизонтальной PO осей калибра проводят окружность средним радиусом Ro определенную по формуле (4). По горизонтапьной оси от среднего радиуса

RО откладывают величину высоты полуволны Ао и получают исходную точку, соответствующую ширине калибра В;

Затем откладывают -от среднего радиуса Rp текущее значение А; с учетом знака и текущего угла 0; в диапазоне 0 < 0; < 90 от горизонтальной до вертикальной осей симметрии. Соединяя плавной кривой полученные текущие точки, получают волнообразную образующую профиля ручья, характеризующуюся текущим радиусом R„.

Пример расчета ручья валка автоматического стана.

Расчет проведен применительно к автоматической установке ТПА-250 АзТЗ.

Наружный диаметр гильзы после прошивного стана равен 146 мм. Ширина калибра (ручья) принимается по известной методике В = 144 мм. Высота ручья НП определяется из условия сохранения овальности калибра Ч = В/Н, рекомендуемой для автоматических станов.

Для установки ТПА-250 овальность калибра М = 1,06, тогда высота калибра равна 135,8 мм,а высота ручья Н!2 =

67,9 мм. Определяется высота полуволны Ао по формуле (2) и коэффициенты <», К по формулам (3) Расчет параметров волнообразной образующей ручья начинается с определения основных параметров ручья В и Н11 по известным методикам. Затем опреI деляется высота полуволны Ао и средний радиус Rp ручья по формулам (2,4) с учетом формулы (3). Текущее значение высоты полуволны А; относительно среднего радиуса определяется по формуле (1). Ввиду симметрии калибра расчет текущих значений А„. ведется

Зь а = тО4- = 0,343 мм .

Средний радиус R определяем по

Формуле (4)

Ro = — - А = 72-3,28 = 68,72 мм

В

0 2 0 текущее значение высоты полуволны А; относительно среднего радиуса определяют по формуле (1). и заносят в таблицу.

95608Î

15 30 45 60 75 90 щ; град, О

0 -0,899 0 0,246 О -0,067

A„, мм 3,282

Формула изобретения

В таблице приведены значения характерных точек волнообразной образующей профиля для половины ручья, т.е.

0 < 8„ < 90о. Найденные значения с учетом знака откладываем относительно среднего радиуса R и получаем волнообразный профиль ручья.

Изготовление валка может производиться расточкой ручья по шаблону на вальцетокарных станках, а также на станках с программным управлением.

В этом случае нарезка ручья с волнообразной образующей профиля производится резцом с управлением от программного устройства по функции (1) 20 с учетом зависимостей (2-4).

Валок работает следующим образом.

Валки с нарезанными ручьями волнообразного профиля в поперечном сечении устанавливают на стане продольной прокатки труб, s частности автоматическом или полунепрерывном. Труба (гильза) задается в валки и обжимается на оправке. При этом за счет волнообразной образующей профиля ру- зв чья труба обжимается чередующимися зонами интенсивной деформации и разгрузки по периметру трубы. Волнообразный профиль с выбранными параметрами убывающей высоты полуволны и постоянным шагом волны позволяют увеличить вытяжную способность зон выпусков (С и й) и приравнять их к вытяжной способности вершины ручья (О). Наряду с участками (С, О, N) интенсивной деформации по периметру ручья имеются разгрузочные участки (F и И), позволяющие обеспечить выравнивание деформации по .периметру ручья и исключить интенсивное уширение (переполнение} металла у образующей бочки (Е и L). Параметры волнообразного профиля определены на основе анализа напряженно-деформированного состояния поперечного сечения трубы. Исследование проведено поляризационно-оптическим методом на лабораторной установке УралНИТИ, имитирующей условия формоиэменения поперечного сечения трубы в калибрах различной формы, включая

55 волнообразный. Исследования показали, что волнообразная образующая профиля с высотой полуволны в вертикальной осевой плоскости, составляющей 0,020,09 высоты полуволны у образующей бочки, и шагом волны, равной 1(2. или

1/3 периметра ручья, является оптимальной для прокатки трубы на короткой оправке и позволяет перераспределить деформации между зонами по периметру ручья. За счет перераспределения тангенциальных деформаций снижается коэффициент неравномерности, характеризующий соотношение степеней деформации в вершине калибра и в выпусках.

Валки с волнообразными образующими ручьями прошли. испытание на ТПА-250

АзТЗ и показали положительные результаты. Внедрение валков с ручьями волнообразной формы на автомат-стане

ТПА-250 позволяет улучшить качество труб по поперечной разностенности, что дает ожидаемый экономический эффект около 60 тыс. руб.

Валок для продольной прокатки труб, содержащий бочку с ручьем, имеющим волнообразную образующую с постоянным шагом, расположенную симметрично относительно вертикальной оси, отличающийся тем, что, с целью уменьшения напряженности и повышения точности труб, шаг волны равен 1/2 или 1/3 периметра ручья, высота полуволны выполнена уменьшающейся от наибольшего значения у образующей бочки к вертикальной оси, где ее величина составляет 0,02-0,09 высоты полуволны у образующей бочки, а значение высоты полуволны в каждой точке периметра определено формулой

До

А; s n(9 хe„)1

1(1 где Ао — высота полуволны профиля у образующей бочки;

К=2-4 — коэффициент затухания волны;

8 — угол, соответствующий рас1 четной точке 0 < 6; < 90 ;

k — угол, соответствующий выпуску ручья;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Остренко В. Я. и др. Усовершенствование калибровки валков авто9 956080 10 ш — количество волн образующей; мат-станов. З.И. Черметинформация.

Ч вЂ” угол между вертикальной Сер. 8, вып. 2, 1978. осью и образующей бочки ва- 2. Заявка ФРГ 11 2448158, ла. кл. В 21 В 17/00, 1976.

5 3. Чередник Л.Е. и др. Влияние прокатки трубной заготовки в валках с волнистыми ручьями на качество поверхности труб. "Сталь", 1979, У, 2, с. 133.

Фиг.1

956080

Тираж 845 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6893/11 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Матурина

Редактор О. Юркова ТехредЛ.Пекарь Корректор М. Демчик