СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ТРУБ НА АГРЕГАТЕ СО СТАНАМИ ВИНТОВОЙ ПРОШИВКИ И НЕПРЕРЫВНЫМ СТАНОМ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОКАТКИ Российский патент 2012 года по МПК B21B19/00 

Описание патента на изобретение RU2441722C1

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается получения горячекатаных труб на трубопрокатных агрегатах с раскатным станом продольной прокатки, например с непрерывным станом.

В настоящее время известен способ получения горячекатаных труб, включающий нагрев и последующую прошивку сплошной заготовки в пресс-валковом стане, раскатку стенки гильзы в непрерывном стане на удерживаемой оправке с получением черновой трубы, калибровку полученной черновой трубы до размеров готовой трубы и ее охлаждение [1]. Недостатком этого способа является низкий выход годного при получении труб из литого металла вследствие большого количества наружных и внутренних дефектов, возникающих при прокатке труб в непрерывном стане из-за скольжения металла относительно валков и оправки при заданных режимах обжатия по диаметру и толщине стенки. Кроме того, имеет место повышенная разностенность гильз при прошивке в пресс-валковом стане.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является способ производства бесшовных труб на агрегате с непрерывным станом, включающий нагрев исходной заготовки, зацентровку, первую и вторую прошивку в станах винтовой прокатки, прокатку в стане продольной прокатки на оправке, калибровку, охлаждение и правку [2].

Недостатком данного способа является нестабильность получения качественной внутренней поверхности гильз и проработки структуры по толщине стенки, а также недостаточно высокая точность геометрических размеров. Рекомендуемая величина обжатия по диаметру и стенке в непрерывном стане вызывает повышенное скольжение металла относительно валков, возникают значительные растягивающие напряжения, которые и вызывают микроразрушения на внутренней поверхности трубы, трансформирующиеся в дальнейшем во внутренние дефекты. Преимущественная продольная деформация, обусловленная большей вытяжкой на раскатном стане продольной прокатки, не обеспечивает достаточно интенсивную проработку структуры металла. Для направления оправки при прошивке применяется операция зацентровки, которая осуществляется в горячем состоянии на специальном устройстве путем нанесения на передний торец заготовки углубления с помощью ударного воздействия специального инструмента - бойка, перемещаемого пневматическим или гидравлическим приводом. Такой способ зацентровки не позволяет точно совместить ось заготовки и ось бойка, что приводит к смещению оси оправки с оси заготовки при прошивке и, как следствие, к повышенной разностенности.

Задачей изобретения является повышение качества и точности геометрических размеров гильз при сокращении массы оборудования и расходов на инструмент.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства бесшовных труб на агрегате со станами винтовой прошивки и непрерывным станом продольной прокатки, включающем нагрев исходной заготовки, зацентровку, первую и вторую прошивку в станах винтовой прокатки, прокатку в стане продольной прокатки на перемещаемой оправке, калибровку, охлаждение и правку, в соответствии с изобретением зацентровку заготовок осуществляют механически перед нагревом, при первой прошивке получают гильзы с отношением диаметра к толщине стенки в пределах 5-7, суммарная величина вытяжки при первой и второй прошивках составляет 55-85% от общей вытяжки по агрегату, при этом продольную прокатку осуществляют на цилиндрической оправке длиной 0,12-0,8 длины получаемой черновой трубы, а скорость перемещения оправки составляет 25-65% скорости выхода трубы из последней клети стана продольной прокатки.

Кроме того, первую прошивку производят с уменьшением, вторую - с увеличением наружного диаметра гильзы.

Заявляемая совокупность признаков обеспечивает достижение задачи изобретения, а именно повышение качества и точности геометрических размеров гильз при сокращении массы оборудования и расходов на инструмент, за счет рационального выбора соотношения между деформационными и кинематическими параметрами при винтовой и продольной прокатке в сочетании с рекомендуемой величиной отношения длины оправки к длине трубы и осуществления зацентровки заготовок в холодном состоянии механическим путем.

В результате подбора оптимального сочетания этих параметров достигается интенсивная проработка структуры металла, не приводящая к его разрушению, уменьшение величины растягивающих напряжений, повышение точности прокатываемых труб. Получение при первой прошивке гильз с отношением D/S менее 5 и более 7 сопровождается повышенной разностенностью из-за нарушения равновесного состояния оправки при прошивке вследствие изменения локализации зоны растягивающих напряжений в осевой зоне заготовки. Уменьшение доли вытяжки при винтовой прокатке (прошивке) ниже 55% общей вытяжки по агрегату (суммарная вытяжка при винтовой и продольной прокатке) приводит к возникновению дефектов на внутренней поверхности трубы из-за повышенного обжатия и, как следствие, повышенного скольжения металла при продольной прокатке. Увеличение этой доли свыше 85% общей вытяжки по агрегату не позволяет устранить волнистость наружной поверхности трубы, образовавшейся при винтовой прокатке. Уменьшение скорости перемещения оправки ниже 25% от скорости выхода трубы из последней клети стана продольной прокатки приводит к повышенному скольжению металла относительно оправки и к ухудшению качества внутренней поверхности. При увеличении же скорости движения оправки более чем 65% от скорости выхода трубы из последней клети стана продольной прокатки не осуществляется сход трубы с оправки. Увеличение длины цилиндрической оправки свыше 0,8 длины черновой трубы неоправданно увеличивает массу оправки и длины ходов исполнительных механизмов ее перемещения, что вызывает потерю производительности. Снижение же длины цилиндрической оправке менее 0,12 длины черновой трубы приводит к ее быстрому износу и ухудшению качества труб. Реализация предлагаемого способа позволит снизить массу оборудования за счет уменьшения количества рабочих клетей в стане продольной прокатки, например с 6 до 4, и соответственно количества запасных рабочих клетей, т.к. уменьшается коэффициент вытяжки в этом стане. По этой же причине уменьшается и количество рабочих валков, т.е. расходы на инструмент. Уменьшается длина оправки на стане продольной прокатки, что также уменьшает затраты на ее изготовление.

Осуществление первой прошивки с уменьшением, а второй с увеличением диаметра получаемой гильзы позволяет дополнительно увеличить проработку структуры прокатываемых труб за счет повышения величины накопленной степени деформации и добиться повышения их физико-механических свойств, что крайне важно при получении труб ответственного назначения для условий Крайнего Севера.

Способ прокатки осуществляется следующим образом. На передний и задний торцы заготовки наносятся отверстия диаметром 0,3 от диаметра оправки и глубиной 0,3 длины оправки, далее заготовка нагревается и задается в рабочие валки, где обжимается ими в калибре, образованном за счет взаимного сближения контактных поверхностей валков, обусловленного углом конусности валка. Размеры калибра определяются размерами получаемой гильзы и расчетной величиной суммарного относительного обжатия перед носком оправки. Размеры гильзы определяются из отношения диаметра к толщине стенки (D/S) в пределах 5-7.

Это обеспечивает стабильный захват заготовки валками и устойчивый процесс прошивки.

После первой прошивки гильза подвергается второй прошивке с таким расчетом, что суммарный коэффициент вытяжки при первой и второй прошивке должен составлять 55-85% от общего коэффициента вытяжки по агрегату. Это позволяет интенсивно проработать структуру заготовки и уменьшить вероятность образования дефектов на внутренней поверхности при продольной раскатке. Последнюю осуществляют на перемещаемой со скоростью 25-65% от скорости выхода трубы из последней клети цилиндрической оправке длиной 0,07-0,3 длины черновой трубы.

Пример осуществления способа

Для получения труб диаметром 100 мм с толщиной стенки 7 мм и длиной 4 м использовали технологические операции заявляемого способа: зацентровку заготовки в холодном состоянии, нагрев, первую прошивку, вторую прошивку, прокатку в трехклетевом стане продольной прокатки на перемещаемой оправке, калибровку и охлаждение. На торцах заготовки диаметром 110 мм наносили центрирующее углубление диаметром 20,4 мм, глубиной 50 мм. Нагрев заготовок осуществляли в камерной печи до температуры 1180°С. Перед прошивкой устанавливали расстояние между валками В=100 мм, обжатие в пережиме - 11%, расстояние между линейками Л=106 мм. Диаметр оправки 68 мм, угол подачи β=14°. Получали гильзу диаметром 108 мм с толщиной стенки 20 мм, коэффициент вытяжки составил 1,68. После второй прошивки получили гильзу диаметром 117,4 мм с толщиной стенки 11 мм, коэффициент вытяжки 1,538. При прокатке в непрерывном стане диаметр гильзы уменьшился на 13 мм, и диаметр черновой трубы составил 104,4 мм, толщина стенки 7 мм. Прокатка осуществлялась со скоростью 3 м/с, в первой клети скорость прокатки составила 1,2 м/с, в процессе прокатки скорость оправки составляла 1,3 м/с, что составило 0,43 от скорости выхода трубы из валков последней клети. Длина оправки составила 3,1 м при длине черновой трубы 4 м. В процессе калибровки диаметр трубы уменьшили до 100,4 мм. Прокатанные трубы охлаждали и проверяли на соответствие требованиям по геометрии и состоянию поверхности.

Всего по предлагаемому варианту прокатано 10 труб. Осмотр внутренней и наружной поверхности труб показал отсутствие дефектов. Трубы по качеству соответствовали требованиям ГОСТ. Разностенность прокатанных труб не превышала 6%. Металлографические исследования показали полную проработку литой структуры, отсутствие несплошностей и трещин.

Таким образом, предлагаемый способ прокатки обеспечивает получение труб высокой точности по геометрическим размерам с качественной внутренней и наружной поверхностью.

Литература

1. Чикалов С.Г. Производство бесшовных труб из непрерывнолитой заготовки. - Волгоград. Комитет по печати и информации. 1999 г. - 416 с.

2. В.Н.Данченко, А.П.Коликов, Б.А.Романцев, С.В.Самусев. Технология трубного производства. - М., "Интермет инжиниринг", 2002 г., стр.55.

Похожие патенты RU2441722C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕСШОВНЫХ ТРУБ 2011
  • Романцев Борис Алексеевич
  • Бродский Михаил Львович
  • Гончарук Александр Васильевич
  • Зимин Владимир Яковлевич
  • Галкин Сергей Павлович
RU2455092C1
Способ винтовой прошивки 2020
  • Орлов Дмитрий Александрович
  • Гончарук Александр Васильевич
  • Романцев Борис Алексеевич
RU2741037C1
СПОСОБ ВИНТОВОЙ ПРОШИВКИ 2021
  • Орлов Дмитрий Александрович
  • Романцев Борис Алексеевич
  • Гончарук Александр Васильевич
  • Гамин Юрий Владимирович
  • Шамилов Альберт Рамильевич
  • Алещенко Александр Сергеевич
RU2773967C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ 2002
  • Лавров А.Ф.
  • Дубровский Э.С.
  • Толкачев А.Ф.
  • Кондрушин В.И.
  • Сажников О.В.
  • Гончарук А.В.
  • Романцев Б.А.
  • Кузнецов В.М.
  • Алешин Н.Н.
  • Даева Е.В.
RU2204449C1
Способ винтовой прошивки в четырехвалковом стане 2021
  • Онучин Александр Борисович
  • Романцев Борис Алексеевич
  • Гончарук Александр Васильевич
  • Гамин Юрий Владимирович
RU2759820C1
СПОСОБ ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ ЗАГОТОВКИ В ГИЛЬЗУ 2020
  • Орлов Дмитрий Александрович
  • Гончарук Александр Васильевич
  • Романцев Борис Алексеевич
  • Алещенко Александр Сергеевич
  • Серов Денис Анатольевич
  • Гамин Юрий Владимирович
RU2735436C1
СПОСОБ ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ И СТАН ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2009
  • Минтаханов Михаил Алексеевич
  • Зарудный Владимир Семенович
  • Романцев Борис Алексеевич
  • Гончарук Александр Васильевич
  • Бедняков Владимир Владимирович
RU2416474C1
Способ получения буровой стали 2016
  • Шаманаев Владимир Иванович
  • Гончарук Александр Васильевич
  • Персиянов Сергей Валерьевич
RU2627081C1
СПОСОБ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ НА АВТОМАТИЧЕСКОМ ТРУБОПРОКАТНОМ СТАНЕ 2024
  • Шербутаев Нодирбек Илхом Угли
  • Гончарук Александр Васильевич
  • Исхаков Руслан Вячеславович
  • Калнин Илья Валерьевич
RU2823281C1
СПОСОБ ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ 2006
  • Галкин Сергей Павлович
  • Гончарук Александр Васильевич
  • Романцев Борис Алексеевич
RU2315671C1

Реферат патента 2012 года СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ТРУБ НА АГРЕГАТЕ СО СТАНАМИ ВИНТОВОЙ ПРОШИВКИ И НЕПРЕРЫВНЫМ СТАНОМ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОКАТКИ

Изобретение предназначено для повышения качества и точности геометрических размеров труб, получаемых с использованием винтовой прошивки. Трубы производят на агрегате со станами винтовой прошивки и с непрерывным станом продольной прокатки. Способ включает нагрев исходной заготовки, зацентровку, первую и вторую прошивку в станах винтовой прокатки, раскатку в стане продольной прокатки на оправке, калибровку, охлаждение и правку. Получение труб высокой точности по геометрическим размерам с качественной внутренней и наружной поверхностью обеспечивается за счет того, что зацентровку заготовок осуществляют механически перед нагревом, первую прошивку ведут до получения гильзы с соотношением диаметра к толщине стенки в пределах 5-7, а суммарная величина вытяжки при первой и второй прошивке составляет 55-85% от общей вытяжки по агрегату, причем продольную прокатку осуществляют на перемещаемой со скоростью 25-65% от скорости выхода трубы из последней клети цилиндрической оправки длиной 0,12-0,8 длины черновой трубы. При первой прошивке осуществляется уменьшение наружного диаметра гильзы по сравнению с диаметром заготовки, а при второй диаметр гильзы увеличивают. 1 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 441 722 C1

1. Способ производства бесшовных труб на агрегате со станами винтовой прошивки и непрерывным станом продольной прокатки, включающий нагрев исходной заготовки, зацентровку, первую и вторую прошивку в станах винтовой прокатки, прокатку в стане продольной прокатки на перемещаемой оправке с получением черновой трубы, калибровку, охлаждение и правку, отличающийся тем, что зацентровку заготовок осуществляют механически перед нагревом, при первой прошивке получают гильзы с отношением диаметра к толщине стенки в пределах 5-7, суммарная величина вытяжки при первой и второй прошивках составляет 55-85% от общей вытяжки по агрегату, при этом продольную прокатку осуществляют на цилиндрической оправке длиной 0,12-0,8 длины получаемой черновой трубы, а скорость перемещения оправки составляет 25-65% скорости выхода трубы из последней клети стана продольной прокатки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую прошивку производят с уменьшением, а вторую - с увеличением наружного диаметра гильзы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2441722C1

Данченко В.Н
и др
Технология трубного производства
- М.: Интермет-инжиниринг, 2002, с.55
Способ подготовки заготовки к прошивке 1976
  • Полухин Петр Иванович
  • Медведев Дмитрий Павлович
  • Федирко Дмитрий Стефанович
  • Усов Вадим Сергеевич
  • Потапов Иван Николаевич
  • Морозов Владимир Васильевич
  • Коновалов Александр Виссарионович
  • Махносов Виктор Николаевич
  • Филигаров Юрий Михайлович
  • Романцев Борис Алексеевич
  • Попов Вячеслав Алексеевич
  • Гусев Игорь Алексеевич
  • Гончарук Александр Васильевич
  • Лавров Александр Федорович
  • Талалаев Алексей Кириллович
SU584913A1
СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ БЕСШОВНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ 2008
  • Тартаковский Борис Игоревич
  • Марченко Леонид Григорьевич
  • Фадеев Михаил Михайлович
  • Ананян Владимир Виллиевич
  • Журавлёв Владимир Михайлович
  • Пермяков Игорь Львович
  • Лясковский Андрей Анатольевич
RU2368440C1
SU 959329 A1, 20.08.1999
DE 19724233 A1, 10.12.1998.

RU 2 441 722 C1

Авторы

Романцев Борис Алексеевич

Бродский Михаил Львович

Гончарук Александр Васильевич

Зимин Владимир Яковлевич

Галкин Сергей Павлович

Даты

2012-02-10Публикация

2010-12-21Подача