ЛИНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ Российский патент 1997 года по МПК B21C37/08 B23K37/00 B23K101/06 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству электросварных прямошовных труб и может быть использовано для получения труб повышенной точности.

Известна технологическая схема для производства электросварных труб на трубоэлектросварочном агрегате [1] включающая следующее технологическое оборудование: загрузочное устройство, разматыватель, правильную машину, дисковые ножницы, непрерывный трубоформовочный стан, трубосварочный стан, гратосниматель, непрерывный калибровочный стан, оборудование для отделки труб. Однако при производстве труб не удается добиться высокой геометрической точности труб, например прецизионных.

Известна поточная линия для производства преимущественно электросварных труб [2] принятая за прототип и включающая последовательно расположенные разматыватель, устройства для формовки, сварки и локальной термообработки сварного шва, нагревательное устройство, форсуночный спрейер, термостат-стабилизатор, редукционный стан, профилировочный стан, систему контроля температуры.

Предлагаемое решение позволяет увеличить сортамент труб, но не обеспечивает высокую геометрическую точность внутреннего канала труб.

Техническая задача, решаемая предполагаемым изобретением, заключается в повышении качества сварного соединения и увеличении геометрической точности внутреннего канала труб.

Поставленная задача решается за счет того, что в линии для производства труб повышенной точности, включающей установленные в технологической последовательности и соединенные транспортными средствами разматыватель ленты, стыкосварочную машину, устройство для обрезки кромок, трубоформовочное устройство, сварочный узел, гратосниматели, установку индукционного нагрева, редукционно-калибровочный стан и агрегат для калибровки труб, согласно изобретению, устройство для обрезки кромок снабжено элементами для стабилизации геометрии ленты, редукционно-калибровочный стан содержит по меньшей мере четырехвалковые клети, установленные с возможностью поворота каждой клети относительно предыдущей плоскости, перпендикулярной оси стана, на угол α = 90^°/n где n количество клетей, установка индукционного нагрева выполнена комбинированной, а агрегат для калибровки труб выполнен в комплексе, по меньшей мере, из двух клетей.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Устройство стабилизации геометрии ленты состоит из опорного ролика, ось вращения которого перпендикулярна плоскости ленты, а к рабочей поверхности ролика поджимается одна кромка ленты. На другую кромку ленты действует усилие поджимного ролика, установленного напротив опорного и оснащенного, например, размещенным на "плавающей" каретке механизмом поджатия ролика к кромке ленты. На этой же плавающей каретке установлена пара дисковых ножей, отрезающая часть кромки. После роликов по ходу движения ленты установлены иглофрезы для зачистки обеих кромок от заусенцев и придания им оптимальной для сварки геометрии.

В прелагаемом решении в отличии от известных, где обрезают по ширине ленты обе кромки, осуществляется обрезка кромки ленты только с одной стороны, а устранение дефектов заводского реза кромки и обрезанной в линии стана осуществляется установленными иглофрезами.

Таким образом, устройство стабилизации геометрии ленты обеспечивает постоянство ширины ленты в процессе сварки, удаление заусенцев с кромок ленты и формирует оптимальную форму торцев кромок ленты, что дает возможность обеспечить постоянство условий нагрева и осадки в процессе сварки. В результате формирование грата происходит равномерно по длине свариваемой трубы, что создает условия для качественного формирования и удаления наружного и внутреннего грата и, как следствие, обеспечивает повышенную точность канала изготавливаемых труб.

Установка в редукционно-калибровочном стане по меньшей мере четырехвалковых клетей, расположенных с возможностью поворота каждой клети относительно предыдущей в плоскости, перпендикулярной оси стана, на угол α = 90^°/n где n количество клетей, обеспечивает более равномерную толщину стенки по периметру трубы по сравнению с двух- и трехвалковыми, исключая накопление утолщения в "выпусках" и распределяя его по всему периметру трубы, что позволяет повысить качество геометрии внутреннего канала и его точность.

Установка индукционного нагрева выполнена комбинированной: линейно-кольцевой, обеспечивающей как линейный нагрев сварного соединения, так и отдельно нагрев тела трубы по периметру. При работе линии может использоваться как только линейный или только кольцевой нагрев. В последнем случае труба проходит под линейным индуктором, который обеспечивает нагрев продольного сварного соединения трубы, а затем в кольцевом индукторе производится объемный нагрев трубы, т.е. нагрев всего сечения трубы, включая сварное соединение.

Изготовление труб различного назначения требует использования соответствующих материалов и видов термообработки сварного соединения для обеспечения высокого качества труб. Для некоторых сталей достаточно линейного нагрева, обеспечивающего выравнивание сварного шва и зоны термического влияния, а для других необходим объемный нагрев по всему сечению, чтобы не было градиента температур на границах зоны нагрева, который имеет место при линейном нагреве. Варьируя расстояние между линейным и кольцевым индуктором, а также длину индукторов можно создать наиболее благоприятные условия нагрева и охлаждения сварного соединения и всей трубы, при котором обеспечивается оптимальное качество и структура сварного соединения.

Для обеспечения условий поточности производства сварных труб повышенной точности после редукционно-калибровочного стана установлен агрегат, в котором происходит калибровка труб преимущественно по внутреннему диаметру. Агрегат выполнен, по меньшей мере, из двух клетей: первой (по ходу прокатки) многовалковой клети для удержания самоустанавливающейся (плавающей) оправки в очаге деформации при осадке трубы только по диаметру и второй клети, в которой происходит калибровка трубы на цилиндрическом участке оправки.

Диаметр валков первой клети выбирают таким образом, чтобы сохранялось условие, при котором оправка стабильно удерживается в очаге деформации без стержня и других деталей. Во второй клети агрегата труба калибруется по внутреннему диаметру инструментом радиального перемещения, например, ротационно-ковочного действия. Установка агрегата для калибровки труб обеспечивает точность их производства, легко поддается автоматизации, настройке. Высокая геометрическая точность труб по внутреннему диаметру гарантируется наличием оправки, а по наружному настройкой рабочего деформирующего органа.

Изобретение иллюстрируется рисунком, где на фиг.1 схематично представлена технологическая схема и оборудование для производства электросварных труб повышенной точности;
На фиг.2 схематично изображено устройство для обрезки кромок и стабилизации геометрии ленты (а) и вид устройства сверху (б), на фиг.3 - конструктивная схема калибрующей клети с четырехвалковым калибром (а) и расположение осей последовательно установленных клетей (б), на фиг.4 показана установка индукционного нагрева и на фиг.5 агрегат для калибровки труб.

Линия содержит установленные в технологической последовательности разматыватель ленты 1, стыкосварочную машину 2, устройство для обрезки и стабилизации геометрии ленты 3, непрерывное трубоформовочное устройство 4, гратосниматели 6, сварочный узел 5, установку индукционного нагрева труб 7, редукционно-калибровочный стан 8 и агрегат для калибровки труб 9.

Устройство стабилизации геометрии ленты (фиг.2) содержит опорный ролик 10, ось вращения которого перпендикулярна плоскости свариваемой ленты 11, а к рабочей поверхности ролика поджимается одна кромка ленты. На другую кромку ленты действует усилие поджимного ролика 12, установленного напротив опорного и оснащенного размещенным на "плавающей" каретке 13 механизмом поджатия 14 ролика к кромке ленты. На этой же "плавающей" каретке установлена пара ножей 15, отрезающая часть кромки. После роликов по ходу движения ленты установлены иглофрезы 16, 17, 18 и 19 для зачистки обеих кромок от заусенцев и придания им оптимальной для сварки геометрии.

Таким образом, устройство стабилизации геометрии ленты обеспечивает постоянство ширины ленты в процессе сварки, удаление заусенцев с кромок ленты и формирует оптимальную форму торцев кромок ленты, что дает возможность обеспечить постоянство условий нагрева и осадки в процессе сварки. В результате формирование грата происходит равномерно по длине свариваемой трубы, что создает условия для качественного формирования и удаления наружного и внутреннего грата и, как следствие, обеспечивает повышенную точность внутреннего канала изготавливаемых труб.

На фиг. 3 приведена конструктивная схема четырехвалковой клети с двумя приводными валками (Блинов Ю.И. Продольная прокатка труб в многовалковых калибрах. Челябинск: Металл, 1992, с.180-186), хотя можно использовать четырехвалковые клети со всеми приводными валками, так как суть не в конструкции клети, а в расположении клетей.

Четырехвалковая клеть (фиг.3) состоит из корпуса 20, неприводных валкой 21 и приводных валков 22. Ось клети 1-1, проходящая через приводные валки 22, как правило, расположена вертикально. Отличие предлагаемого решения от известного в том, что каждая следующая клеть развернута относительно предыдущей на угол α = 90^°/n, где n количество клетей. Так, например, если количество клетей 10, то угол разворота каждой клети в вертикальной плоскости относительно предыдущей равен α = 90^°/10 = 9^°. На фиг.3, схематично показаны оси трех последовательно расположенных клетей, повернутых одна относительно другой последовательно на 9^o каждая. Такое "веерное" расположение клетей редукционно-калибровочного стана исключает накопление утолщения в "выпусках" и приводит к повышению точности геометрии внутреннего канала труб.

Схема установки индукционного линейно-кольцевого нагрева представлена на фиг. 4. Установка состоит из линейного индуктора 23, расположенного вдоль сварного соединения трубы 24, и кольцевого индуктора 25, охватывающего трубу. Индукторы 23 и 25 могут работать как вместе, так и по отдельности в зависимости от марок сталей, используемых для производства электросварных труб, как указано на стр.4 описания заявки на предполагаемое изобретение. Создание с помощью индукторов благоприятных условий нагрева обеспечивает высокое качество сварного соединения трубы.

Для обеспечения условий поточности производства сварных труб повышенной точности после редукционно-калибровочного стана установлен агрегат, в котором происходит калибровка труб преимущественно по внутреннему диаметру. Агрегат выполнен по меньшей мере из двух клетей (фиг.5). В первой (по ходу прокатки) многовалковой клети для удержания самоустанавливающейся (плавающей) оправки 26 в очаге деформации труба осаживается только по диаметру. Хвостовик оправки 26 выполнен так, что его поверхность соответствует внутренней поверхности трубы 27 в очаге деформации клети. Такая форма хвостовика обеспечивает удержание оправки 26 внутри трубы 27 в определенном положении, т.е. оправка работает по принципу известной "плавающей" (самоустанавливающейся) оправки (см. Перлин И.Л. Ерманок М.З. Теория волочения. М. Металлургия, 1971, с.65).

Диаметр валков клети выбирают таким образом, чтобы сохранялось условие, при котором оправка 26 стабильно удерживается в очаге деформации без стержня и других деталей.

Во второй клети происходит калибровка трубы на цилиндрическом участке оправки 26, выполненном конструктивно на определенном расстоянии от хвостовика. Собственно вторая клеть представляет собой агрегат с многодискретным радиальным воздействием инструмента на изделие, в котором труба калибруется по внутреннему диаметру инструментом радиального перемещения, например, ротационно-ковочного действия.

Обжатие-калибровка трубы на оправке осуществляется обойками 29, при воздействии на них ползунами 30, при набегании их на ролики 31, расположенные в сепараторе 32.

Таким образом, установка агрегата для калибровки труб обеспечивает точность их производства, легко поддается автоматизации, настройке. Высокая геометрическая точность труб по внутреннему диаметру гарантируется наличием оправки, а по наружному настройкой рабочего деформирующего органа.

Линия работает следующим образом. Ленту разматывателя 1 направляют в стыкосварочную машину 2, где происходит сварка встык с предыдущей лентой. Обрезают кромки ленты до ширины, необходимой для формовки трубной заготовки заданного диаметра и осуществляют стабилизацию геометрии ленты. После формовки и сварки получили заготовку размером 95,0 х 6,0 мм из стали 20, которую подвергли редуцированию на размер 65,0 х 7,0 мм и калибровке на готовый размер 57,0 х 6,5 мм. Точность изготовления труб по внутреннему диаметру на предлагаемой линии оказалась выше, чем у прецизионных труб, выпускаемых по существующим стандартам. Обеспечен допуск на последующую отделочную обработку порядка 0,1 мм. Отклонение размеров внутреннего диаметра в исследованной партии труб от номинального заданного значения составило 0,1 мм + 0,02 мм.

Таким образом, использование предлагаемой линии для производства труб позволяет получать качественные трубы с высокой точностью внутреннего канала для производства изделий ответственного назначения, например, корпусов штанговых глубинных насосов.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к производству электросварных прямошовных труб и может быть использовано для получения труб повышенной точности. Сущность изобретения состоит в следующем. Линия для производства труб повышенной точности включает установленные в технологической последовательности и соединенные транспортными средствами разматыватель ленты, стыкосварочную машину, устройство для обрезки кромок, трубоформовочное устройство, сварочный узел, установку индукционного нагрева, редукционно-калибровочный стан и агрегат для калибровки труб. В поточной линии устройство для обрезки кромок снабжено элементами стабилизации геометрии ленты. Редукционно-калибровочный стан содержит четырехвалковые клети, установленные с возможностью поворота каждой клети относительно предыдущей в плоскости, перпендикулярной оси стана, на угол α = 90^°/n , где n- количество клетей. Установка индукционного нагрева выполнена комбинированной и состоит из линейного и кольцевого индукторов, а агрегат для калибровки труб выполнен в комплексе, по меньшей мере, из двух клетей. 5 ил.

Линия для производства труб повышенной точности, включающая установленные в технологической последовательности и соединенные транспортными средствами разматыватель ленты, стыкосварочную машину, устройство для обрезки кромок, трубоформовочное устройство, сварочный узел, гратосниматели, установку индукционного нагрева, редукционно-калибровочный стан и агрегат для калибровки труб, отличающаяся тем, что устройство для обрезки кромок снабжено элементами для стабилизации геометрии ленты, редукционно-калибровочный стан содержит по меньшей мере четырехвалковые клети, установленные с возможностью поворота каждой клети относительно предыдущей в плоскости, перпендикулярной оси стана, на угол альфа, равный 90^o/n, где n количество клетей, установка индукционного нагрева выполнена в виде комбинации линейного и кольцевого индукторов, а агрегат для калибровки труб выполнен в комплексе по меньшей мере из двух клетей.