СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ТРУБ ИЗ КОВАНЫХ ЗАГОТОВОК И СЛИТКОВ (НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ, ЭШП И ВДП) НА УСТАНОВКАХ С ПИЛИГРИМОВЫМИ СТАНАМИ Российский патент 2003 года по МПК B21B21/00 B21B21/04 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, в частности к способу горячей прокатки труб из кованых заготовок и слитков непрерывнолитых, ЭШП и ВДП, и может быть использовано при производстве бесшовных горячекатаных труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.

В трубном производстве известны способы производства бесшовных горячекатаных труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами с докаткой пилигримовой головки на свободном дорне, т.е. без фиксации заднего конца гильзы относительно дорна, к которым относится способ горячей пилигримовой прокатки труб (авт. св. СССР 290778, кл. В 21 В 21/00, 1969).

Однако такой способ горячей пилигримовой прокатки труб с раскаткой пилигримовой головки на свободном дорне без усилия подпора дорновым кольцом не нашел промышленного применения, так как отсутствует работоспособное техническое решение перемещения и удержания дорнового кольца у дорновой головки.

Наиболее близким техническим решением является способ горячей прокатки труб из кованых заготовок с докаткой пилигримовых головок на свободном дорне (ТИ API Q1 - Тр. ТБ1-23-95 "Техническая инструкция по участку проката"), включающий следующие технологические операции:
- недокатав 50-200 мм гильзы, прокатку приостанавливают (определяется визуально);
- поднимают верхний валок на 1-3 оборота нажимных винтов;
- вытягивают дорн из трубы на 1,5-2,5 м (определяется визуально);
- устанавливают верхний валок на "точку";
- продолжают прокатку оставшегося недоката гильзы до образования минимальной пилигримовой головки или полной ее раскатки (определяется визуально).

При этом дорновое кольцо свободно перемещается по освобожденной части дорна.

Недостатком известного способа горячей прокатки труб из кованых заготовок с раскаткой пилигримовых головок на свободном дорне является перемещение недоката гильзы-трубы на дорне в течение первых 2-3 подач, а следовательно, невозможность правильного определения необходимой величины извлечения дорна из гильзы-трубы, и как следствие невозможность полной докатки пилигримовой головки, т. к. при полной раскатке пилигримовой головки может не хватить свободной длины дорна. Извлечение дорна из гильзы-трубы более 2,5 м может привести к сбросу гильзы-трубы с дорна, прекращению процесса прокатки, а также к поломкам валков и шпинделей пилигримового стана.

Целью предложенного способа является исключение перемещения недоката (гильзы-трубы) по дорну в процессе первых 2-3 подач и полная обкатка пилигримовой головки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе прокатки труб из кованых заготовок и слитков (непрерывнолитых, ЭШП и ВДП) на установках с пилигримовыми станами, включающем одевание нагретой до температуры пластичности гильзы на дорн, деформацию ее с заданной величиной подачи и докатку пилигримовой головки на свободном дорне, перед извлечением дорна из недокатаной гильзы-трубы последнюю деформацию пилигримовой головки производят с подачей в 2,0-2,5 раза выше заданной, а стягивание гильзы-трубы дорновым кольцом производят на величину
l≥0,2μ+0,4,
где l - величина (длина) освобождаемой (вытягиваемой) части дорна, м;
μ - коэффициент вытяжки при прокатке труб данного размера.

Сущность способа заключается в том, что с целью исключения перемещения гильзы-трубы относительно дорна во время первых 2-3 подач, перед извлечением дорна из недокатаной гильзы-трубы последнюю деформацию пилигримовой головки производят с подачей в 2,0-2,5 раза выше заданной, чтобы увеличить контактную поверхность между дорном и гильзой-трубой, т.е. увеличить усилие трения, которое при первых подачах не давало бы возможности перемещения дорна в гильзе-трубе, а с целью полной обкатки пилигримовой головки (раскатки ее в трубу) стягивание гильзы-трубы производят на величину
l≥0,2μ+0,4.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявляемый способ горячей прокатки труб из кованых заготовок и слитков (непрерывнолитых ЭШП и ВДП) на установках с пилигримовыми станами отличается тем, что перед извлечением дорна из недокатаной гильзы-трубы последнюю деформацию пилигримовой головки производят с подачей в 2,0-2,5 раза выше заданной, а стягивание гильзы-трубы дорновым кольцом производят на величину
l≥0,2μ+0,4.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявленного способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Способ опробован и осуществлен на установке с пилигримовыми станами 8-16" ОАО "ЧТПЗ".

Проведены сравнительные прокатки котельных труб размером 325х40 мм из стали марки 20 по ТУ 14-3-460 по существующей технологии и предлагаемому способу.

По существующей технологии прокатка котельных труб по ТУ 14-3-460 размером 325х40 мм из стали марки 20 с докаткой пилигримовых головок производится из кованой заготовки размером 540х100х1700 мм, которые нагревают в методических печах до температуры 1260-1280^oС, прошивают в прошивном стане в гильзы размером 520х265х2600 мм, одевают на дорн диаметром 241/242 и катают в калибре 332 мм в трубы размером 328х42х9400 мм (в горячем состоянии) с коэффициентом вытяжки μ=4,1 и фиксированной величиной подачи 25-28 мм. Недокатав гильзу на 50-200 мм (величина не обжатой части гильзы), прокатку приостанавливают, поднимают верхний валок на 1-3 оборота нажимных винтов, вытягивают дорн из трубы на 1,5-2,5 м, затем валок устанавливают на "точку" и продолжают прокатку оставшегося недоката гильзы-трубы на свободном дорне. Bo-время первых 2-3 подач, пока часть гильзы не будет обжата (прокатана) в трубу, гильза-труба перемещается по дорну в сторону дорнового кольца (дорновой головки). Величина перемещения гильзы-трубы зависит от профессиональных качеств вальцовщика, что приводит к неполной обкатке пилигримовой головки, а освобождение (вытягивание) дорна более 2,5 м может привести к сбросу гильзы-трубы с дорна при первой подаче. По существующей технологии было прокатано 10 труб, из них на трех трубах головки были обкатаны полностью, а на остальных недокат составил от 20 до 50 мм. Расходный коэффициент металла по существующей технологии составил 1,215.

Для проведения опытной прокатки по предложенному способу также были взяты 10 заготовок, из которых было прокатано 10 труб. Процесс прокатки проходил аналогично существующему способу до момента, когда недокат гильзы составил 200-250 мм, затем осуществлялась последняя деформация ее с подачей по гильзе 50-60 мм.

Большой объем металла раскатывался на величину 300-500 мм без образования отрыва металла от дорна по двум образующим (по вершине калибра), затем верхний валок поднимался, дорн вытягивался из гильзы-трубы на величину
l≥0,2μ+0,4=1200-1500 мм.

После валок опускался на "точку" и процесс прокатки (докатки) пилигримовой головки продолжался. Так как сцепление дорна с гильзой-трубой из-за повышенной последней подачи увеличилось, то силы трения во время первых 2-3 подач удерживают гильзу-трубу от перемещения по дорну и процесс раскатки (докатки) пилигримовой головки на дорне происходит устойчиво, а свободной величины дорна, равной l≥0,2μ+0,4, хватает для полной раскатки пилигримовой головки.

На всех 10 опытных трубах головки были обкатаны полностью. Расходный коэффициент металла по новой технологии составил 1,187, т.е. получили снижение расхода металла на 28 кг на тонну труб.

Использование предлагаемого способа горячей прокатки труб из кованых заготовок и слитков (непрерывнолитых, ЭШП и ВДП) позволит производить полную докатку пилигримовых головок на свободном дорне, стабилизировать процесс прокатки, повысить производительность станов за счет исключения холостых первых 2-3 подач до посадки гильзы-трубы на дорн, снизить расходный коэффициент металла при переделе заготовка (непрерывнолитой слиток, ЭШП и ВДП) - труба и, как следствие, увеличить выход годного, за счет чего снизить стоимость труб.

Использование: изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при производстве бесшовных горячекатаных труб на установках с пилигримовыми станами. Сущность: перед извлечением дорна из недокатаной гильзы-трубы последнюю деформацию пилигримовой головки производят с подачей в 2,0-2,5 раза выше заданной, а стягивание гильзы-трубы с дорна дорновым кольцом производят на величину l≥0,2μ+0,4, где l - величина (длина) освобождаемой (вытягиваемой) части дорна, м; μ - коэффициент вытяжки. Изобретение обеспечивает полную докатку пилигримовых головок на свободном дорне, стабилизацию процесса прокатки, снижение расходного коэффициента металла и повышение производительности станов.

Способ горячей прокатки труб из кованых заготовок и слитков на установках с пилигримовыми станами, включающий надевание нагретой до температуры пластичности гильзы на дорн, деформацию ее с заданной величины подачи и докатку пилигримовой головки на свободном дорне, отличающийся тем, что перед извлечением дорна из недокатаной гильзы-трубы последнюю деформацию пилигримовой головки производят с подачей в 2,0-2,5 раза выше заданной, а стягивание гильзы-трубы дорновым кольцом производят на величину
l≥0,2μ+0,4,
где l - величина освобождаемой части дорна, м;
μ - коэффициент вытяжки.