СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ МАЛОГО ДИАМЕТРА Российский патент 2011 года по МПК B21C1/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к трубопрокатному производству, и может быть использовано при производстве холоднодеформированных труб, преимущественно используемых в машиностроении.

Известен способ производства холоднодеформированных труб, включающий сочетание процессов холодной прокатки и волочения, с использованием валковых и роликовых станов холодной прокатки труб (соответственно ХПТ и ХПТР) и различных видов волочения - справочного и безоправочного, монолитного и роликового (Савин Г.А. Волочение труб. М.: Металлургия, 1993. - С.8, 117-120).

Недостатком данного способа при производстве труб малого диаметра является многоцикличность процесса, обусловленная тем, что размер внутреннего канала трубы на стадии прокатки ограничен из-за того, что применяемые оправки не способны выдерживать знакопеременные нагрузки при производстве труб внутренним диаметром 10 мм и менее.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ изготовления труб малого диаметра, включающий прокатку труб на станах ХПТ и последующее многократное безоправочное монолитное волочение до получения требуемых размеров (Технология и оборудование трубного производства. / В.Я.Осадчий, А.С.Вавилин, В.Г.Зимовец, А.П.Коликов. - М.: Интерметинжиниринг, 2007. - С.448). Маршрут прокатки в рассматриваемом способе выбирают в соответствии с известной зависимостью (Савин Г.А. Волочение труб. М.: Металлургия, 1993. - С.116)

где S₁, S₀ - соответственно требуемая и исходная толщины стенки трубы, мм;

D₁, D₀ - соответственно требуемый и исходный диаметры трубы, мм.

Недостатком прототипа является необходимость в многократном повторении операций монолитного безоправочного волочения при производстве труб малого диаметра, что обуславливает высокий коэффициент расхода металла, большую длительность и стоимость производства в целом.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в сокращении количества циклов волочения и уменьшении коэффициента расхода металла при производстве толстостенных холоднодеформированных труб малого диаметра.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления труб малого диаметра, преимущественно с соотношением наружного диаметра трубы к толщине стенки 2,5÷5,0, включающем холодную прокатку труб на станах ХПТ и последующее волочение до требуемых размеров, согласно изобретению волочение труб осуществляют в роликовой волоке без оправки, при этом размер труб для волочения выбирают согласно следующей зависимости:

где S₁, S₀ - соответственно требуемая и исходная толщины стенки трубы, мм;

ΔD - величина усадки трубы по диаметру, мм;

D₀ - исходный диаметр трубы, мм.

Роликовое волочение в отличие от монолитного характеризуется более интенсивным увеличением толщины стенки трубы при изменении степени редуцирования. Интенсивное утолщение стенки трубы в процессе роликового волочения обусловлено меньшим, по сравнению с монолитным волочением, коэффициентом трения. Ввиду того что в предлагаемом способе в качестве заготовки для волочения используют холоднокатаные трубы с меньшими диаметром и толщиной стенки, чем в известном способе, маршрут производства, рассчитанный по зависимости (2), включает меньшее число циклов волочения, что позволяет уменьшить коэффициент расхода металла, снизить длительность и стоимость всего производственного цикла.

Предлагаемый способ был опробован на экспериментальной двухроликовой установке. Процесс редуцирования исходных холоднокатаных труб-заготовок размерами 14,0×1,5 и 14,0×1,0 мм из стали 08Х14МФ осуществляли до наружных диаметров размерами соответственно 9,0 и 7,0 мм с шагом редуцирования по наружному диаметру 1 мм.

Для получения сравнительных данных параллельно проводили процесс волочения труб-заготовок из той же партии по аналогичному маршруту в соответствии с технологией, применяющейся в способе-прототипе с монолитным волочением.

В ходе исследования после каждого прохода волочения определяли величину утолщения стенки трубы и осуществляли замер шероховатости наружной и внутренней поверхностей труб. Полученные данные представлены в таблице.

Таблица Результаты опытного волочения труб Способ волочения Диаметр труб, мм Степень редуцирования, % Толщина стенки труб, мм Шероховатость, мкм 14,0×1,0 мм 14,0×1,5 мм наружная поверхность внутренняя поверхность Роликовое волочение 13,00 7,14 1,03 1,55     12,00 14,28 1,14 1,70     11,00 21,43 1,26 1,85     10,00 28,57 1,43 2,05 0,71 2,15 9,00 35,71 1,62 2,17     8,00 42,86 1,82 -     7,00 50,00 2,07 -     Монолит
ное волочение 13,00 7,14 1,02 1,52     12,00 14,28 1,04 1,54     11,00 21,43 1,06 1,56 0,43 2,70 10,00 28,57 1,09 1,58 9,00 35,71 1,11 1,60     8,00 42,86 1,13 -     7,00 50,00 1,15 -    

Из представленных в таблице результатов следует, что при осуществлении монолитного волочения с изменением степени редуцирования толщина стенки трубы увеличивается незначительно. В случае роликового волочения с увеличением степени редуцирования толщина стенки растет согласно следующей зависимости:

где S₁, S₀ - соответственно требуемая и исходная толщины стенки трубы, мм;

ΔD - величина усадки трубы по диаметру, мм;

D₀ - исходный диаметр трубы, мм.

Результаты проведенного исследования также свидетельствуют об улучшении состояния наружной поверхности труб в обоих способах волочения по сравнению с холоднокатаной трубой.

Предлагаемый способ изготовления труб позволяет использовать в качестве заготовки для роликового безоправочного волочения холоднокатаную трубу меньшего наружного диаметра, что позволит сократить число циклов операции волочения. Это обусловлено тем, что при использовании трубы с меньшей толщиной стенки и соответственно большим размером внутреннего канала при том же наружном диаметре условие соблюдения минимального размера оправки выполняется при меньшем наружном диаметре.

Таким образом, при изготовлении труб, например размером 7,0×1,8 мм по технологии, осуществляемой в способе-прототипе, с применением монолитного безоправочного волочения в качестве заготовки для волочения используют холоднокатаную трубу размером 14,0×1,7 мм. Для получения труб тех же размеров по предлагаемому способу с применением роликового волочения в качестве заготовки для волочения используют холоднокатаную трубу размером 12,0×1,0 мм, который выбирают согласно зависимости (2), что позволит исключить два цикла операции волочения, включающих в себя, в частности, забивку головок, нанесение технологической смазки, волочение труб, термическую обработку, правку, химическую обработку и тем самым снизить коэффициент расхода металла, сократить расходы по переделу и время производства труб.

Использование предлагаемого способа изготовления труб наиболее эффективно при производстве толстостенных холоднодеформированных труб малого диаметра, преимущественно с соотношением наружного диаметра трубы к толщине стенки 2,5÷5,0, и позволяет сократить количество циклов волочения и уменьшить коэффициент расхода металла.

Изобретение предназначено для повышения экономичности производства холоднодеформированных труб, преимущественно используемых в машиностроении. Способ изготовления труб малого диаметра с соотношением наружного диаметра трубы к толщине стенки 2,5÷5,0 включает холодную прокатку труб на станах ХПТ и последующее безоправочное волочение до требуемых размеров. Сокращение количества циклов волочения и уменьшение коэффициента расхода металла при производстве толстостенных холоднодеформированных труб малого диаметра обеспечивается за счет того, что волочение производят в роликовой волоке без оправки, при этом размер труб для волочения регламентирован математической зависимостью, учитывающей величину усадки трубы по диаметру и другие параметры. 1 табл.

Способ изготовления труб малого диаметра преимущественно с отношением наружного диаметра трубы к толщине стенки 2,5÷5,0, включающий холодную прокатку труб (ХПТ) на станах ХПТ и последующее безоправочное волочение до требуемых размеров, отличающийся тем, что волочение труб осуществляют в роликовой волоке без оправки, при этом размер труб для волочения устанавливают согласно следующей зависимости:

где S₁, S₀ - соответственно требуемая и исходная толщины стенки трубы, мм;
ΔD - величина усадки трубы по диаметру, мм;
D₀ - исходный диаметр трубы, мм.