Способ изготовления труб на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах Советский патент 1992 года по МПК B21C37/08 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для производства электросварных труб преимущественно средних диаметров.

Цель изобретения - снижение расхода металла, повышение производительности и качества труб, а также упрощение процесса.

Сущность способа состоит в следующем.

Плоскую полосу по крайней мере однократно подвергают трем полуциклам изгиба, которые состоят в том, что полосу на первом крайнем ролике изгибают и разгибают с растяжением волокон верхней плоскости (первый полудикл), на среднем изгибают и разгибают со сжатием этих волокон (второй полуцикл) и, наконец, на втором крайнем ролике вновь полосу изгибают с растяжением волокон верхней части полосы и последующим разгибом (третий полуцикл). Таких групп из трех полуциклов может быть несколько. Целесообразность этой схемы обусловлена тем, что деформация изгиба на среднем ролике, как правило, превышает(в 2-4 раза) деформацию на среднем ролике. Изгиб полосы между тремя роликами с углом охвата полосой среднего ролика менее 2/3 я(120°) позволяет легко заправлять полосу в устройство и разводить ролики при пропускании поперечного «тыка, поскольку это достигается подъемом-опусканием ролика. Усилие прижатия также легко регулируется вертикальным перемещением среднего ролика независимо от тянущего усилия . Снижение расхода металла достигается тем, что изгиб полосы по такой схеме позволяет создавать практически любое натяжение полосы увеличением кратности изгибов и за счет этого увеличивать вытяжку и в то же время исключать утяжку полосы регулированием величины прижатия, которая не зависит от тянущего усилия. Качество трубповышается за счет гарантированного исключения прокатки полосы, поскольку проката неравномерной по ширине полосы приводит к серповидное™ и другим дефектам формы, ухудшающим качество труб.

(Л

С

vj

со со

ел о

Охват крайних роликов с углом менее 1/Зя (60°) позволяет снизить нагрузку на крайние ролики, что дает возможность уменьшить их диаметр и за счет этого увеличить вытяжку (удлинение) полосы. Допу- скается натяжение полосы на выходе из последнего ролика не более 0,95 0s. Ход среднего ролика при сборке-разборке схемы согласно предлагаемого способу в 4-8 раз меньше по сравнению с известным спо- собом, следовательно, сокращается время сборки-разборки схемы.

Кроме того, сокращено усилие, необходимое для сведения роликов по новой схеме.

Одно из основных преимуществ способа - возможность регулирования усилия сжатия полосы от нуля до Рмакс независимо от тянущего усилия.

На фиг.1 представлена схема для осу- ществления способа; на фиг.2 - схема изгиба полосы; на фиг.З и 4 - векторные диаграммы сил, действующих на средний и крайние ролики.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Отдельные рулоны стыкуют в непрерывную полосу в стыкосварочной машине 1, подают в гибочно-натяжное устройство 2, состоящее по крайней мере из одного бло- ка, в каждом из которых полосу изгибают между тремя роликами, подвергают трем полуциклам изгиба. Наиболее оптимальное количество блоков, т.е. кратность изгибов, составляет 3 - 4.

Протягивание полосы и создание натяжения осуществляют тянущим устройством 3. Затем полосу формуют в формовочном стане 4, сваривают трубную заготовку в сварочном узле 5 и калибруют готовую трубу в калибровочном стане 6.

В блоке гибочно-натяжного устройства 2 полосу однократно подвергают трем полуциклам изгиба между гибочным средним роликом 7 и двумя опорно-гибочными роли- ками 8. Количество блоков определяется рекомендуемой кратностью изгибов и равно 3 - 4.

В блоке гибочно-натяжного устройства 2 полосу изгибают и разгибают вначале на первом опорно-гибочном ролике 8, затем подвергают изгибу-разгибу на гибочном ролике 7 и далее изгибают-разгибают на втором опорно-гибочном ролике 8. При этом одновременно с изгибом полосу подвергают сжатию по толщине между роликом 7 и каждым из роликов 3 усилием от нуля до величины, определяемой из формулы

Рмакс 0,632 7s b-h

2-Е

f + h/Ve.h. (1)

где Рмакс максимальное допустимое усилие сжатия мН;

h - ширина полосы, мм;

b - толщина полосы, мм;

7s - предел текучести материала полосы, МПа;

R - радиус среднего ролика, мм;

f - коэффициент трения между полосой и роликом;

е - допустимая степень упругой деформации полосы, Ј 0,002.

Усилие сжатия устанавливают примерно пропорционально тянущему усилию (Т), Т.е. При Т Тмакс Os b h-P Рмакс. Если Т 0,5 CTs-b h, то и Р 0,5-Рмакс. Эти данные используют для первоначальной настройки усилия сжатия.

Зависимость для определения Рмакс получена из совместного решения уравнений равновесия сил, действующих в очаге деформации, и баланса мощностей внешних сил и внутренних сопротивлений: /Р + / т cos# dF+T0+Ti 0; (2)

/ HTdV + / т Vr dV + ToVo+TiVi 0; (3)

VF

где Р - удельное усилие, Н/мм ;

р- угол охвата;

т f Р - напряжение трения, Н/мм2;

F - площадь контактной поверхности, мм ;

То и Ti - усилие переднего и заднего натяжения, Н;

/ HTdV - мощность деформации;.

v

V 0,5(V o+Vi) - средняя скорость полосы, м/с.

Из решения уравнений (2) и (3) получают зависимость для определения максимально допустимого усилия сжатия полосы между роликами в виде (1).

Натяжение в полосе создают тянущим действием тянущего устройства 3 и тормозящим действием неприводных гибочных роликов 7 и 8 за счет совершаемой роликами работы на изгиб-разгиб полосы.

В процессе изгиба с натяжением полоса удлиняется на 80 - 90% за счет утонения и на 10 - 20% - за счет утяжки (уменьшения ширины). Поскольку уменьшение ширины более чем на 0,5 - 1,0 мм не допускается, полосу между роликами сжимают. Эксперименты на модели показали, что сжатия полосы в пределах упругости достаточно для предотвращения утяжки, Усилие сжатия подбирают экспериментально, учитывая, что Р Т. Оно должно быть минимально возможным, обеспечивающим отсутствие

утяжки, но при всех случаях усилие сжатия не должно превышать величины, рассчитанной по выражению (1). Практически это достигается установкой под нажимной винт ролика 9, являющегося опорным для ролика 7 пневмогидравлического или пружинного компенсатора заданной жесткости в зависимости от типоразмера полосы и роликов.

Установленные углы охвата полосой ролика 7 и роликов 8 получены из следующих соображений. Для обеспечения свободного сведения-разведения роликов 7 и 8 угол охвата ролика 7 должен быть меньше я(180°). Однако при угле охвата, близком к 180°, усилие, действующее на ролик 7, близко к 2Т (Т - тянущее усилие), Кроме того, при углах охвата, близких к 180°, незначительное изменение усилия на нажимном винте роликов 7 и 9 приводит к резкому увеличению усилия сжатия полосы (например, уве- личение усилия на винте на 10 кН приводит к увеличению усилия сжатия на 60 кН). Если же угол охвата меньше 120° (2/3 я), увеличение усилия на нажимном винте на 1000 кг приводит к увеличению усилия сжатия даже меньше чем на 1000 кг, т.е. обеспечивается плавное регулирование усилия сжатия..

Угол охвата гибочно-опорных роликов установлен меньше 1/3 jr(60°). При таком охвате равнодействующая тянущих усилий на ролике 8 меньше Т (при охвате больше 60° равнодействующая превышает Т и может достигать 2Т). Возможность уменьшения нагрузки на ролик 8 позволяет уменьшить его диаметр, а уменьшение диа- метра ролика увеличивает вытяжку полосы.

Для обеспечения работоспособности среднего ролика 7. нагрузка на который в 1,5 - 2 раза больше, чем на ролик 8, используется опорный ролик 9

Усилие прижатия устанавливается в диапазоне от нуля до Рмакс- которое рассчитывается по формуле (1).

Обоснование принятых углов охвата роликов полосой приведено в таблице.

Рассмотрим осуществление способа на конкретном примере получения трубы размером 102 х 4,0 мм. Рулоны шириной 312 мм и номинальной толщиной 4,0 мм стыкуются в непрерывную полосу и подвергаются зна- копеременному пластическому изгибу с натяжением и сжатием по толщине в пределах упругой деформации. Вначале полосу изгибают с деформацией на поверхности 2,67% (диаметр ролика 150 мм) и разгибают до нуля. Затем полосу изгибают с деформацией на поверхности 8% (диаметр ролика 50 мм), изменяя знак кривизньгна противоположный, и снова разгибают до нуля. В

третьем полуцикле деформацию на поверхности также устанавливают равной 2,67% При этом в процессе изгиба охват крайних роликов устанавливают равным 48°, а охват среднего ролика - 96°. Кратность таких изгибов, состоящих из трех полуциклов, устанавливают равной двум. При этом обеспечивается вытяжка (удлинение)-полосы, равная 7 - 8% при тянущем усилии на выходе полосы 0,5 - 0,6 crs. При отсутствии прижатия утяжка при такой вытяжке составляет от 0,7 до 1,2% или от 2,2 до 3,7 мм, что недопустимо по условиям последующей сварки. Для исключения утяжки полосу сжимают в точках (сечениях) перегиба между крайними и средним роликами с усилием, определяемым из выражения (1) и равным 0,04 7s b h в первом блоке и 0,07 as b h - во втором блоке.

Установленные углы охвата роликов (крайних - меньше я/3, среднего - меньше 2/3 я) позволяют легко разводить ролики для пропуска поперечного стыка без изгиба и натяжения. При этом усилие (R) на второй опорно-гибочный ролик второго блока составляет 0,5 (Js или в абсолютных значениях R 180 кН при условии, что Т 0,55 (7S, P 0,07 Os, Рмакс 0,14 7S (здесь усилия отнесены к площади поперечного сечения полосы). Такую величину усилия опорно-гибочный ролик диаметром 150 мм выдерживает.

Усилие на гибочный ролик равно 0,7 (7s или 26,0 т. Поэтому для нормальной работы гибочный ролик работает совместно с опорным, диаметр которого 160 - 170 мм.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить расход металла при производстве труб, повысить их качество за счет получения полосы практически без дефектов формы. Кроме того, повышается удобство заправки и регулирование усилия сжатия.

Формула изобретения

Способ изготовления труб на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах, включающий стыковку отдельных рулонов штрипса в непрерывную полосу, знакопеременный пластический изгиб полосы с натяжением и упругим сжатием между последовательно установленными роликами, формовку, сварку и калибровку трубы, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода металла, повышения производительности и качества труб, а также упрощения процесса, в процессе изгиба полосу подвергают трем полуциклам изгиба по крайней мере однократно с углом охвата полосой среднего ролика менее 2/3 я и

крайних менее 1/3 л, а усилие сжатия Р изменяют в диапазоне

0.632 asb-h f + .Јh.R где Р - максимально допустимое усилие сжатия, Н;

h - ширина полосы, мм;

b - толщина полосы, мм;

сг8 - предел текучести материала полосы, МПа;

R - радиус среднего ролика, мм;

f - коэффициент трения между полосой и роликом;

в - допустимая степень упругой деформации полосы, е 0,002.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для производства электросварных труб преимущественно средних диаметров. Цель изобретения - снижение расхода металла, повышение производительности и качества труб, а также упрощение процесса. Полосу после стыковки в машине подают в гибочно-натяжное устройство, в котором полосу изгибают между тремя роликами с определенным углом охвата полосы и усилием прижатия полосы, что обеспечивает одновременно осуществление максимальной вытяжки полосы при отсутствии утяжки полосы и наведение серповидное™. Способ позволяет упростить операции заправки полосы в устройство и регулирование усилия обжатия полосы. 1 табл., 4 ил.

8

фиг 2

Составитель А. Сушкин Редактор М.ПетроваТехред М.МоргенталКорректор М. Кучерявая

Заказ 1624ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

фигА

фиг.З