ВАЛОК ПИЛИГРИМОВОГО СТАНА ДЛЯ ПРОКАТКИ ТОЛСТОСТЕННЫХ ТРУБ БОЛЬШОГО И СРЕДНЕГО ДИАМЕТРОВ Российский патент 2007 года по МПК B21B21/02 B21B27/02 

Изобретение относится к трубопрокатному инструменту, а именно к способу калибровки валков пилигримовых станов для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров, и может быть использовано на трубопрокатных установках (ТПУ) с пилигримовыми станами.

В практике ТПУ с пилигримовыми станами известен валок пилигримового стана, содержащий по окружности бочки ручей с последовательно расположенными по длине бойком, полирующим участком, углом продольного выпуска и холостым участком, при этом боек выполнен с переменным возрастающим поперечным сечением по длине, а полирующий участок с постоянным сечением в виде круга с выпусками (Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин. "Горячая прокатка труб", изд. Металлургия, Москва, 1962, с.314-328).

Недостатком этих валков является то, что они позволяют прокатывать заготовки только одного диаметра в трубы с относительно тонкими стенками, т.е. с отношением D/S≥25.

Известен валок пилигримового стана, содержащий по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, длина которого составлена из последовательно расположенных бойка, образованного радиусом гребня валка увеличивающейся величины, полирующего участка, имеющего постоянный радиус гребня валка, угла продольного выпуска и холостого участков, причем выпуски поперечного сечения изменяются по длине бойка от 32-37° до 20-25° в сечение перехода на полирующий участок (Ю.Ф.Шевакин, А.З.Глейберг. "Производство труб", Металлургия, Москва, 1968, с.139-140, 160).

Недостаток данных валков, как и вышеуказанного аналога, заключается в невозможности прокатки заготовок с разными диаметрами при использовании валков одного типоразмера, без замены их при переходе на другой размер заготовок, что приводит к увеличению перевалок валков и снижению тем самым производительности стана и невозможности прокатки качественных труб по стенке с отношением D/S≥25.

В практике ТПУ с пилигримовыми станами известен валок пилигримового стана, содержащий по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, длина которого составлена из последовательно расположенных бойка, образованного радиусом гребня валка увеличивающейся величины, полирующего участка, имеющего постоянный радиус гребня валка, угла продольного выпуска (переходного) и холостого участков, выпуски поперечного сечения ручья на одной трети протяженности бойка выполнены постоянными по величине, а на остальной части бойка плавно уменьшающимися до значения выпусков полирующего участка, при этом радиус гребня валка в конце участка с постоянной величиной выпуска составляет 1,3 радиуса гребня его начала (авт. св. СССР № 554019, бюллетень ОИПОТЗ № 14, 1977 г.).

Использование данных валков обеспечивает прокат труб из гильз с большими отклонениями диаметров от номинала, т.е. прокат труб из гильз большего диаметра, прокатку труб с большими вытяжками, за счет чего снижается расходный коэффициент металла, исключаются потери времени на перевалки валков. Данные валки не дают возможности вести процесс прокатки толстостенных труб с дозированной величиной подачи, что в свою очередь приводит к незаполнению калибра и образованию на теле труб "отесов" - провалов по диаметру и утонению стенки.

Наиболее близким, по техническому решению (прототипом) является ручей пилигримового валка с переменным сечением по окружности на обжимном и полирующем участках, а поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено плавно уменьшающимся до расчетной величины половины профиля готовой трубы, т.е. глубина вреза ручья на полирующем участке изменяется в пределах от 0,5 до 1,5 мм и зависит от толщины стенки прокатываемых труб (авт. свид. СССР № 358042, Бюллетень № 34, 1972 г.).

Использование данных валков позволило стабилизировать величину подачи металла в очаг деформации, исключить проскальзывание валков и образование "отесов" при прокатке труб с отношением D/S≥7,0, т.е. при прокатке труб с толщинами стенок от 40 до 60 мм, в зависимости от диаметра труб, т.е. от отношения D/S.

Недостаток приведенного изобретения "Ручей пилигримового валка" заключается в том, что оно не решает вопрос прокатки труб с отношением D/S<7,0 и не увязывает геометрические размеры труб с изменением поперечного сечения ручья по длине полирующего участка, т.е. с отношением D/S.

Задачей изобретения является производство толстостенных труб большого и среднего диаметров с отношением D/S от 15 до 4,0 с более жесткими допусками по толщине стенки, исключение брака труб по "отесам", снижение расходного коэффициента металла и повышение производительности ТПУ с пилигримовыми станами при прокатке труб данного сортамента.

Указанная задача достигается тем, что в валке пилигримового стана для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров, содержащего по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, длина которого составлена из последовательно расположенных бойка, полирующего участка, имеющего плавно уменьшающееся поперечное сечение по длине ручья, угла продольного выпуска и холостого участков, поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено плавно уменьшающимся на величину Δ, но не более половины допускаемого отклонения по диаметру трубы, значение которой определяют из выражения Δ=(0,10-0,65)D/S, где S - толщина стенки труб, мм; D - диаметр труб, мм; 0,10 - коэффициент для труб с отношением D/S=15,0; 0,65 - коэффициент для труб с отношением D/S≤4,0, при отношении D/S от 15 до 10 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину Δ₁=0,5-1,0 мм, при отношении D/S от 10 до 6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величну Δ₂=1,0-1,5 мм, а при отношении D/S≤6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину Δ₃=1,5-2,0 мм, причем меньшие значения относятся к трубам диаметром 273 мм, а большие значения - к трубам диаметром 426 мм и более, по окружности бочки

Сущность способа заключается в том, что с целью исключения брака толстостенных труб с отношением D/S от 15 до 4,0 по "отесам", снижения допуска по толщине стенки, а следовательно, снижения расходного коэффициента металла при прокатке котельных и толстостенных труб, поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено плавно уменьшающимся на величину Δ, но не более половины допускаемого отклонения по диаметру трубы, значение которой определяют из выражения Δ=(0,10-0,65)D/S, где S - толщина стенки труб, мм; D - диаметр труб, мм; 0,10 - коэффициент для труб с отношением D/S=15,0; 0,65 - коэффициент для труб с отношением D/S≤4,0, при отношении D/S от 15 до 10 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину Δ₁=0,5-1,0 мм, при отношении D/S от 10 до 6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величну Δ₂=1,0-1,5 мм, а при отношении D/S≤6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину Δ₃=1,5-2,0 мм, причем меньшие значения относятся к трубам диаметром 273 мм, а большие значения - к трубам диаметром 426 мм и более.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемый валок пилигримового стана для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров отличается тем, что поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено плавно уменьшающимся на величину Δ, но не более половины допускаемого отклонения по диаметру трубы, значение которой определяют из выражения Δ=(0,10-0,65)D/S, где S - толщина стенки труб, мм; D - диаметр труб, мм; 0,10 - коэффициент для труб с отношением D/S=15,0; 0,65 - коэффициент для труб с отношением D/S≤4,0, при отношении D/S от 15 до 10 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину Δ₁=0,5-1,0 мм, при отношении D/S от 10 до 6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величну Δ₂=1,0-1,5 мм, а при отношении D/S≤6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину Δ₃=1,5-2,0 мм, причем меньшие значения относятся к трубам диаметром 273 мм, а большие значения - к трубам диаметром 426 мм и более.

Таким образом, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Сравнение заявляемого валка не только с прототипом, но и с другими техническими решенниями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый валок от прототипа, что соответствует патентноспособности "изобретательский уровень".

Изобретение осуществлено на ТПА 8-16" с пилигримовыми станами ОАО "ЧТПЗ" при прокатке котельных труб по ТУ 14-3Р-55-2001 из стали марки 15Х1М1Ф размером 426×35, 426×50 и 426×75 мм в валках существующей (цеховой) калибровки для прокатки толстостенных труб с плавным уменьшением поперечного сечения по длине полирующего участка Δ₁=1,0 мм. Прокатка труб размером 426×50 мм производилась также в валках предложенной калибровки с плавным уменьшением поперечного сечения по длине полирующего участка Δ₂=1,5 мм, труб размером 426×75 мм в валках с Δ₃=2,0 мм (валки изготовлены в соответствии с формулой предполагаемого изобретения). Данные по прокатке котельных труб в валках цеховой и предлагаемых калибровок приведены в таблице. В производство для прокатки труб каждого размера было задано по 5 сверленых заготовок из стали марки 15Х1М1Ф размером 600×100×1700 мм. После прокатки каждого размера труб производили замер толщины стенки и определяли расходный коэффициент металла. Из таблицы видно, что трубы размером 426×50 и 426×75 мм, прокатанные в валках новых калибровок, имеют меньшую поперечную разностенность и меньший расходный коэффициент металла. На трубах размером 426×75 мм, прокатанных в валках цеховой калибровки, наблюдались отрезы (брак) по "отесам", т.е. утонению стенки из-за нестабильности подачи металла в очаг деформации. Средний расходный коэффициент металла по партии труб, прокатанных в валках цеховой калибровки, составил 1,264, а в валках, скалиброванных в соответствии с формулой изобретения, 1,245, т.е. получено снижение расходного коэффициента металла на 19 кг на тонну труб.

Таким образом, использование валков пилигримового стана для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров, скалиброванных по предлагаемой методике, а именно выполнение поперечное сечение ручья по длине полирующего участка плавно уменьшающимся на величину Δ, но не более половины допускаемого отклонения по диаметру трубы, значение которой определяют из выражения Δ=(0,10-0,65)D/S, а для снижения количества пар валков поперечное сечение полирующего участка выполняли уменьшающимся на величины Δ₁, Δ₂ и Δ₃, позволило прокатать котельные толстостенные трубы с более жесткими допусками по стенке, полностью исключить брак труб по "отесам", значительно снизить расходный коэффициент металла при переделе заготовка - толстостенная труба, а, следовательно, снизить стоимость передела труб.

Изобретение относится к трубопрокатному инструменту, а именно к калибровке валков пилигримовых станов для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров, и может быть использовано на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами. Валок пилигримового стана для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров имеет по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, длина которого составлена из последовательно расположенных бойка, образованного радиусом гребня валка увеличивающейся величины, полирующего участка, имеющего постоянный или плавно уменьшающийся радиус гребня валка, угла продольного выпуска и холостого участков, при этом поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено плавно уменьшающимся на величину Δ, но не более половины допускаемого отклонения по диаметру трубы, значение которой определяют из выражения Δ=(0,10-0,65)D/S, где S - толщина стенки труб, мм; D - диаметр труб, мм; 0,10 - коэффициент для труб с отношением D/S=15,0, 0,65 - для труб с отношением D/S≤4,0, а при отношении D/S от 15 до 10 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполняют уменьшающимся на величину Δ₁=0,5-1,0 мм, при D/S от 10 до 6,0 Δ₂=1,0-1,5,0 мм, а при D/S≤6,0 Δ₃=1,5-2,0 мм. Изобретение обеспечивает изготовление котельных и толстостенных труб с более жесткими допусками по стенке, полностью исключает брак труб по "отесам", значительно снижает расходный коэффициент металла при переделе заготовка - толстостенная труба и, как следствие, снижает стоимость передела толстостенных труб. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Валок пилигримового стана для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров, содержащий по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, длина которого составлена из последовательно расположенных бойка, полирующего участка, имеющего плавно уменьшающееся поперечное сечение по длине ручья, угла продольного выпуска и холостого участков, отличающийся тем, что поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено плавно уменьшающимся на величину Δ, но не более половины допускаемого отклонения по диаметру трубы, значение которой определяют из выражения

Δ=(0,10-0,65)D/S,

где S - толщина стенки труб, мм;

D - диаметр труб, мм;

0,10 - коэффициент для труб с отношением D/S=15,0,

0,65 - коэффициент для труб с отношением для D/S≤4,0.