СПОСОБ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ НА АВТОМАТИЧЕСКОМ ТРУБОПРОКАТНОМ СТАНЕ Российский патент 2024 года по МПК B21B17/02 B21B37/78 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается продольной прокатки труб на автоматическом трубопрокатном стане путем раскатки гильзы в черновую трубу в стане продольной прокатки.

Известен способ раскатки гильзы в трубу (RU 2703929 С1, 22.10.2019), который предполагает прокатку на перемещаемой цилиндрической оправке последовательно через блок калибров, образованных нарезанными на валке ручьями разного диаметра. При этом перед каждым калибром располагается оправка меньшего диаметра по отношению к предыдущему калибру. Таким образом, прокатка ведется с передачей трубы вдоль оси валка от калибра к калибру с использованием количества оправок по числу калибров. Недостатком данного способа является то, что в связи с каждой поперечной передачей трубы от калибра к калибру и введением в трубу другой оправки, имеющей температуру существенно ниже температуры трубы, происходит резкое падение температуры прокатываемой трубы, повышение сопротивления деформации металла и возрастание усилия прокатки, что приводит к отклонению геометрических размеров трубы от заданных, а также к повышенному износу оправок. Кроме того, в совокупности время, затрачиваемое на передачу оправки от калибра к калибру и ввод оправки в трубу, увеличивает суммарное машинное время прокатки и приводит к снижению производительности. Нарезание на бочке валка нескольких калибров приводит к снижению его жесткости и прогибу бочки под усилием прокатки из-за упругой деформации, приводящему к снижению точности геометрических размеров прокатываемых труб.

Известен также способ прокатки труб, включающий деформацию гильзы валками на неподвижной в процессе прокатки конической двусторонней оправке, в котором перед прокаткой оправку выдвигают навстречу гильзе (SU 337165 А1, 05.05.1972). Недостатком данного способа является необходимость возврата трубы на входную сторону перед вторым проходом, что снижает производительность, а также обеспечивает низкое качество поверхности прокатываемых труб. При этом прокатка осуществляется на конической двусторонней неподвижной оправке, что обусловливает ее быстрый износ по причине интенсивного скольжения металла по неподвижной оправке. Это приводит к ухудшению качества внутренней поверхности труб.

Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является способ продольной прокатки труб на автомат-стане, включающий реверсивную прокатку трубы на короткой неподвижной двухзаходной оправке в валковом калибре с обжатием в обоих направлениях (SU 1359028 А1, 15.12.1987). Недостатком известного способа является износ оправки и низкое качество внутренней поверхности труб вследствие интенсивного износа короткой неподвижной оправки.

Техническая проблема, на решение которой направлено предложенное изобретение, состоит в обеспечении улучшенного качества поверхности прокатанной трубы и увеличенного срока службы оснастки, используемой при прокатке - оправки.

Техническим результатом предложенного изобретения является предотвращение износа оправки и повышение качества внутренней поверхности прокатываемых труб.

Технический результат достигается тем, что в способе продольной прокатки труб на автоматическом трубопрокатном стане, который включает установку оправки в гильзу и реверсивную прокатку ее в трубу на упомянутой оправке в валковом калибре с обжатием при прямом и обратном ходах реверсивной прокатки, причем между прямым и обратным ходами реверсивной прокатки осуществляют кантовку трубы путем ее поворота на угол 90° относительно оси прокатки, при этом используют цилиндрическую оправку, передний торец которой перед прямым ходом реверсивной прокатки выдвигают из переднего конца гильзы в выходное сечение очага деформации прямого хода прокатки, перемещают оправку в процессе прокатки трубы в направлении прокатки со скоростью, меньшей скорости перемещения трубы, обеспечивающей расположение заднего торца оправки после выхода заднего конца трубы из очага деформации во входном сечении очага деформации прямого хода прокатки, а после кантовки прокатывают трубу путем обратного хода реверсивной прокатки со скоростью, равной произведению скорости перемещения трубы при прямом ходе реверсивной прокатки и коэффициента вытяжки при прямом ходе с перемещением оправки по ходу прокатки, в обратном направлении, возвращая ее в исходное положение.

Замена известной короткой двухзаходной неподвижной оправки, используемой в способе прокатки, который раскрыт в ближайшем аналоге, на цилиндрическую движущуюся оправку, используемую в предложенном способе, уменьшает силы сопротивления со стороны оправки осевому перемещению металла трубы, что обеспечивает повышение износостойкости оправки и улучшение качества поверхности труб, так как на внутренней поверхности прокатанных труб предотвращается появление рисок и задиров, образующихся из-за износа оправки.

В соответствии с предложенным способом продольной прокатки труб на автоматическом трубопрокатном стане осуществляют реверсивную прокатку гильзы на оправке в валковом калибре с обжатием при прямом и обратном ходах реверсивной прокатки. Перед началом реверсивной прокатки гильза размещается напротив калибра валка и в нее устанавливается смазанная цилиндрическая оправка. Передний торец оправки перед прямым ходом реверсивной прокатки выдвигают из переднего конца гильзы в выходное сечение очага деформации при прямом ходе реверсивной прокатки. Далее гильза толкателем подается в валки, захватывается ими и деформируется в зазоре между оправкой и валком. Одновременно оправку начинают перемещать со скоростью, меньшей скорости перемещения трубы (скорости прокатки), и деформируемая труба, опережая оправку, выходит из очага деформации. При соотношении скоростей перемещения трубы и оправки, равном 4:1, и соотношении длин трубы и оправки, равном 3,33:1, задний торец оправки после выхода заднего конца трубы из очага деформации располагается во входном сечении очага деформации при прямом ходе реверсивной прокатки. Перемещение оправки способствует уменьшению скольжения металла трубы относительно оправки, а следовательно, снижает износ оправки и обеспечивает уменьшение количества дефектов на внутренней поверхности трубы. Использование вместо известных из уровня техники, указанных выше конической оправки или короткой двухзаходной неподвижной оправки, цилиндрической движущейся оправки обеспечивает уменьшение силы сопротивления со стороны оправки осевому перемещению металла, что также способствует повышению износостойкости оправок и улучшению качества поверхности прокатываемых труб. После первого прохода - прямого хода реверсивной прокатки форма поперечного сечения трубы отлична от правильного круга, в связи с чем осуществляют кантовку трубы - поворачивают трубу на 90° относительно оси прокатки. Затем выполняют второй проход - обратный ход реверсивной прокатки. Поскольку длина трубы после прямого хода возрастает пропорционально коэффициенту вытяжки при прямом ходе, прокатку при обратном ходе ведут со скоростью, равной произведению скорости перемещения трубы при прямом ходе реверсивной прокатки и коэффициента вытяжки при прямом ходе. Обычно для выполнения указанной операции кантовки трубу возвращают на входную сторону с помощью кантующих роликов. Согласно предложенному способу кантовку трубы производят на выходной стороне клети, выполняют реверс валков и задают трубу в очаг деформации. При обратном ходе реверсивной прокатки также осуществляют перемещение оправки по ходу прокатки в направлении перемещения трубы. Таким образом, оправка возвращается в исходное положение. В данном случае не затрачивается время на возврат трубы и оправки в исходное положение, что обеспечивает повышение производительности прокатки. Перемещение оправки в обоих направлениях по ходу прокатки достигается за счет наличия в составе стана индивидуального привода с частотным преобразователем для перемещения оправки с любой заданной скоростью в соответствии с характеристиками электродвигателя индивидуального привода.

Способ осуществляют следующим образом.

После прошивки гильза подается на входную сторону автоматического трубопрокатного стана и устанавливается перед калибром валка. В гильзу вводится цилиндрическая оправка диаметром на 5-7 мм меньше внутреннего диаметра гильзы так, что передний торец оправки выдвигается из гильзы и устанавливается в выходном сечении очага деформации. Далее гильза толкателем подается в зазор (очаг деформации) между вращающимися рабочими валками, захватывается ими и обжимается по диаметру, заполняя металлом зазор между валками и оправкой. При этом уменьшается наружный диаметр прокатываемой трубы и толщина ее стенки. В процессе прокатки оправка перемещается в направлении движения трубы со скоростью меньшей скорости перемещения трубы, таким образом, труба "сползает" с оправки. После выхода из очага деформации заднего конца трубы оправка расположена так, что ее задний торец находится в начале очага деформации. Длина трубы после прокатки возрастает пропорционально коэффициенту вытяжки при прямом ходе. Прокатанная черновая труба кантуется на 90° и вновь задается в калибр валков, прокатку трубы ведут со скоростью, равной произведению скорости перемещения трубы при прямом ходе реверсивной прокатки и коэффициента вытяжки при прямом ходе. Выполняется реверс валков, и прокатка осуществляется в обратном направлении, оправка при этом также перемещается в направлении перемещения трубы, возвращаясь в исходное положение. После завершения прокатки труба выдается за пределы входной стороны, а оправка передается для ввода в очередную гильзу.

Пример осуществления способа.

Прошитая гильза из стали 30ХГСА диаметром 120 мм с толщиной стенки 10 мм длиной 4000 мм при температуре 1170°С подается во входной желоб автоматического трубопрокатного стана, на валках которого нарезан калибр высотой 106 мм и шириной 121 мм, и прокатывается в трубу диаметром 106 мм с толщиной стенки 6 мм, коэффициент вытяжки при этом составляет 1,83. Перед подачей гильзы в калибр в нее вводится цилиндрическая оправка диаметром 94 мм так, что передний торец оправки выдвигается из гильзы и устанавливается в выходном сечении очага деформации. Далее гильза толкателем подается в зазор (очаг деформации) между вращающимися рабочими валками, захватывается ими, под действием валков перемещается в продольном направлении со скоростью 3 м/с и обжимается по диаметру, заполняя металлом зазор между валками и оправкой. При этом уменьшается наружный диаметр гильзы и толщина ее стенки. В процессе прокатки оправка перемещается в направлении движения трубы со скоростью 0,75 м/с (соотношение скоростей перемещения трубы и оправки при прямом ходе равно 4:1), при этом труба "сползает" с оправки. После выхода из очага деформации заднего конца трубы оправка располагается так, что ее задний торец находится во входном сечении очага деформации. Длина прокатанной черновой трубы Прокатанная черновая труба кантуется на 90° так, чтобы зона выпусков калибра попала в вершину калибра, и вновь задается в калибр. Выполняется реверс валков и прокатка осуществляется в обратном направлении. Поскольку длина трубы возросла до 5,8 м, скорость вращения валков стана увеличивают, и скорость прокатки трубы возрастает также пропорционально коэффициенту вытяжки при прямом ходе:

V=3 м/c×1,45=4,35 м/с.

При этом время прокатки составляет:

Т=5,8 м/4,35 м/с=1,333 с.

За это время оправка переместится на расстояние: 0,75 м/с×1,333=1 м Оправка перемещается по ходу движения трубы. Заданное соотношение скорости движения трубы и оправки позволяет использовать для прокатки оправку длиной 1200 мм. Таким образом, после прокатки получали трубу диаметром 106 мм с толщиной стенки 6 мм. Коэффициент вытяжки при обратном ходе составил 1,26, а суммарный коэффициент вытяжки равен произведению коэффициентов вытяжки при прямом и обратном ходе: 1,45×1,26=1,83. Всего, согласно предлагаемому способу, было прокатано 60 труб, причем на внутренней поверхности прокатанных труб отсутствовали дефекты в виде рисок или задиры.

Реализация предложенного изобретения позволяет упростить конструкцию рабочей клети, отказавшись от использования роликов обратной подачи, и сократить машинное время прокатки на 50% за счет исключения возврата трубы на входную сторону после первого и второго проходов прокатки. Прокатку ведут в одном калибре с реверсом валков и перемещением цилиндрической оправки по направлению прокатки, что обеспечивает сокращение машинного времени, при этом снижаются потери температуры нагретой трубы. На каждом валке нарезан всего один калибр, что обеспечивает повышение жесткости валка. Визуальный осмотр труб после прокатки показал, что на их внутренней поверхности отсутствовали риски и задиры, образующиеся из-за износа оправки. При этом на поверхности оправки следы износа не обнаружены.

Изобретение относится к способу продольной прокатки труб на автоматическом трубопрокатном стане. Осуществляют установку цилиндрической оправки в гильзу и реверсивную прокатку гильзы в трубу на упомянутой оправке в валковом калибре с обжатием при прямом и обратном ходах реверсивной прокатки. Передний торец оправки перед прямым ходом реверсивной прокатки выдвигают из переднего конца гильзы в выходное сечение очага деформации при прямом ходе реверсивной прокатки. Перемещают оправку в процессе прокатки трубы в направлении прокатки со скоростью, меньшей скорости перемещения трубы, обеспечивающей расположение заднего торца оправки после выхода заднего конца трубы из очага деформации во входном сечении очага деформации при прямом ходе реверсивной прокатки. Между прямым и обратным ходами реверсивной прокатки осуществляют кантовку трубы путем ее поворота на угол 90° относительно оси прокатки. После кантовки трубы прокатывают трубу посредством обратного хода реверсивной прокатки с перемещением оправки по ходу прокатки, возвращая ее в исходное положение. В результате предотвращается износ оправки и повышается качество внутренней поверхности прокатываемых труб. 1 пр.

Способ продольной прокатки труб на автоматическом трубопрокатном стане, включающий установку оправки в гильзу и реверсивную прокатку ее в трубу на упомянутой оправке в валковом калибре с обжатием при прямом и обратном ходах реверсивной прокатки, при этом между прямым и обратным ходами реверсивной прокатки осуществляют кантовку трубы путем ее поворота на угол 90° относительно оси прокатки, отличающийся тем, что при прокатке используют перемещаемую в процессе прокатки цилиндрическую оправку, передний торец которой перед прямым ходом реверсивной прокатки выдвигают из переднего конца гильзы в выходное сечение очага деформации прямого хода реверсивной прокатки, перемещают оправку в процессе прокатки трубы в направлении прокатки со скоростью, меньшей скорости перемещения трубы, обеспечивающей расположение заднего торца оправки после выхода заднего конца трубы из очага деформации во входном сечении очага деформации прямого хода реверсивной прокатки, а после кантовки трубы прокатывают трубу путем обратного хода реверсивной прокатки со скоростью, равной произведению скорости перемещения трубы при прямом ходе реверсивной прокатки и коэффициента вытяжки при прямом ходе, в обратном направлении с перемещением оправки по ходу прокатки, возвращая ее в исходное положение.