Валок трехвалкового раскатного стана Советский патент 1992 года по МПК B21B19/06 B21B27/02 

Изобретение относится к производству горячекатаных бесшовных труб и совершенствует основной технологический инструмент - валок раскатного стана.

Известен валок трубопрокатного стана, содержащий бочку, твердость материала средней части которой выше, чем концевых частей, при этом длина среднего кольца составляет 0,4-0,8 длины бочки, а твердость его материала в 3-10 раз выше твердости материала концевых колец. Недостатками известного валка являются невозможность повышения стойкости валка при увеличении степени износа вершины гребня более 20% ввиду появления поверхностных дефектов на наружной поверхности труб и значительного увеличения его стоимости по сравнению с обычным валком.

Наиболее близким к изобретению является валок трехвалкового раскатного стана, содержащий последовательно расположенные рабочие участки в виде входного конуса, гребня, раскатного конуса и выходного конуса. Образующая раскатного конуса выполнена в виде выпуклой кривой с наибольшей высотой в середине, составляющей 0,002-0,008 от длины образующей. Выпуклый раскатной участок, деформируя стенку на всей своей протяженности, исключает появление наведенной разностенности из- за утолщения стенки в межвалковых промежутках и гарантирует теоретическую прямолинейность внутренней образующей трубы. У известного валка диаметр сто вершине гребня составляет 0,985 диаметра конца раскатного конуса (при этом угол коVIСО Os

01

нусности между хордой раскатного конуса и осью валка равен 4°). Одновременно диаметр валка по вершине гребня выполнен равным 1,042 диаметра в начале гребня. При соотношении длин гребня и раскатного конуса 0,18 известные соотношения диаметров валка обеспечивают его работу на угле раскатки 4°. При этом в начальной стадии эксплуатации известного валка прокатный зазор между хордой раскатного конуса и поверхностью оправки параллелен. С увеличением времени эксплуатации комплекта валков соотношения указанных диаметров уменьшаются и необходимость прекращения работы валка определяется при радиальном износе вершины гребня до 16-20%. В таком изношенном состоянии диаметр валка по вершине гребня составляет 0,982 диаметра конца раскатного конуса и одновременно 1,029 диаметра в начале гребня при соотношении длин гребня и раскатного конуса 0,18.

Известный валок раскатного стана не может обеспечить дальнейшее повышение срока службы комплекта валков за счет увеличения степени износа гребня и раскатного конуса, так как при увеличении радиального износа вершины,гребня более 20% повышается как наведенная разностей ность, так и механические повреждения на готовых трубах.

Цель изобретения - повышение срока службы комплекта валков при работе на угле раскатки 4°.

На фиг,1 изображен валок при раскатке трубы; на фиг.2 - изменение обжатия стенки на гребне и раскатном конусе в зависимости от радиального износа.

Валок состоит из входного конуса 1, гребня 2, раскатного конуса 3 и выходного конуса 4. Диаметр валка по вершине гребня Dr выполнен равным(0,987-0,988)Dp, где Dp - диаметр конца раскатного конуса, и (1,044-1,045) DM. где DH - диаметр в начале гребня. Соотношение длин гребня Ц и раскатного конуса Lp составляет 0,18. Часть поверхности валка от основания гребня 2 до конца раскатного конуса выполнена из материала с твердостью большей, чем твердость остальных участков (фиг.2, заштрихованная область) и имеет наибольшую толщину поверхностного слоя с большей твердостью Л на вершине гребня, равную (0,002-0,003) Dr, плавно уменьшающуюся в обе стороны.

Рассмотрим последовательно изменение предложенной формы валка в процессе эксплуатации одного комплекта. Выбранные соотношения диаметров валка, длин гребня и раскатного конуса определяют

начальной стадии эксплуатации валка на угле раскатки 4° непараллельный прокатный зазор между раскатным конусом валка и поверхностью оправки. При этом конусность прокатного зазора увеличивается от вершины гребня до конца раскатного конуса (фиг,2, угол Ј ВАК).

В начальной стадии работы валка прокатываемые трубы будут иметь наведенную

0 разностенность, определяемую соотношением диаметров валка: Dr - (0,987-0,988) Dp, и шагом геликоидального перемещения металла в выходном сечении очага деформации. По мере увеличения числа

5 прокатываемых труб возрастает локальный износ гребня и прилегающей к нему области раскатного конуса. В результате указанных причин изменяется форма прокатного зазора и в определенный момент времени он

0 будет иметь постоянное сечение по длине раскатного конуса (фиг.2, сечение AiBCD). В это время на прокатываемых трубах наведенная разностенность составляет незначительную величину, близкую к нулю.

5 При дальнейшей работе валка, увеличивается износ рабочей поверхности и изменяются соотношения диаметров валка. Работа валка прекращается при условии Dr 0,982 Dp и Dr 1,029 DH, при соотноше0 нии длин гребня и раскатного конуса 0,18 (форма прокатного зазора A2BCD, фиг.2). При этом радиальный износ вершины гребня на 50-60% превышает возможный износ известного валка, выбранного за прототип,

5 что и обеспечивает повышение срока службы комплекта валков за счет увеличения степени износа гребня и раскатного конуса.

Выполнение диаметра валка по вершине гребня в диапазоне 0,987-0,988 диамет0 ра конца раскатного конуса гарантирует получение труб с наведенной разностенно- стью, в начале эксплуатации комплекта валков, не превышающей уровень наведенной разностенности труб, на известных валках в

5 изношенном состоянии.

Выполнение соотношения этих диаметров более 0,988 приводит к увеличению наведенной разностенности на трубах, превышающей допускаемые значения. При

0 соотношении диаметров менее 0,987 уменьшается стойкость валка, пропорционально величине снижения соотношения диаметров.

Одновременное выполнение диаметра

5 валка по вершине гребня в диапазоне 1,044-1,045 диаметра в начале гребня обеспечивает повышение стойкости гребневого участка валка по сравнению с прототипом, Выполнение диаметра валка по вершине гребня более 1,045 диаметра валка в начале

гребня ведет к существенному увеличению частных обжатий на гребневом участке, что приводит к нарушению стабильности прокатки тонкостенных труб. Выполнение валка по вершине гребня менее 1,045 диаметра в начале гребня снижает его стойкость пропорционально снижению Соотношения диаметров.

Часть поверхности валка от основания гребня 2 до конца раскатного конуса 3 выполнена из материала с твердостью большей, чем твердость остальных участков, и имеет наибольшую толщину поверхностного слоя с большей твердостью на вершине гребня равную (0,002-0,003) Dr, плавно уменьшающуюся .в обе стороны.

Такое изменение толщины поверхностного слоя обеспечивает повышение стойкости комплекта валков за счет равномерности износа и выбрано на основании излучения фактического радиального износа участков валка. Куполообразный характер радиального износа на гребне и раскатномконусесоответствуетраспределению частных радиальных обжатий в продольном направлении на контактной поверхности с валком. При этом максимальный радиальный износ (максимальные частные обжатия) находится на вершине гребня, а минимальный - у основания гребня и в конце раскатного конуса. Поэтому выполнение поверхностного слоя от максимума на вершине гребня до нуля в начале гребня и в конце раскатного конуса обеспечивает равномерность радиального износа всех участков валка и гарантирует повышение срока службы комплекта валков. Увеличение максимальной толщины слоя более 0,003 Dr не приводит к дальнейшему повышению стойкости валков ввиду появления поверхностных трещин, которые независимо от твердости материала повышают радиальный износ гребня и раскатного конуса.

Толщина поверхностного слоя менее 0,002 Dr обеспечит равномерность износа по длине бочки валка только в начальный период его работы и при этом не будет достигнут максимальный эффект.

Прокатка труб на трехвалковом раскатном стане с использованием предлагаемого валка осуществляется следующим образом (фиг.2). В начальной стадии эксплуатации валка выполняются условия: (0,987-0,988) Dp Dr (1,044-1,045) Он. U/LP 0,18, Д (0,002-0,003) Dr. Износ поверхности участков валка одинаков во времени. При наступлении условия 0,985 Dp Dr 1,042 DH исчезает поверхностный слой с большей твердостью на гребне и раскатном конусе. При дальнейшей эксплуатации комплекта валков уменьшаются соотношения диаметров и при соотношении 0,982 Dp Dr 1,029 DH. 5 U/Lp 0,18 прекращается работа валка.

В качестве примера выполнения валка трехвалкового раскатного стана выбран валок трубопрокатного агрегата 200, выполненный для работы на угле раскатки 4°, с

0 длиной бочки 370 мм и диаметром по вершине гребня 450 мм. Валок предназначен для прокатки труб с отношением D/S 8-12.5 и диаметром 80-200 мм. Основные параметры валка приведены в таблице.

5 Весь валок наплавлен проволокой марки НП60ХЗВ1ОФ (HRC 42-50), Часть поверхности валка от основания гребня до конца раскатного конуса выполнена из материала с большей твердостью, чем твер0 дость остальных участков, например из материала ВК15 (HRC - более 50). Наибольшая толщина поверхностного слоя с большей твердостью на вершине гребня составляет (0,002-0,003) Dr и плавно умень5 шается в обе стороны. Поверхностный слой с большей твердостью наносится, например, методом электроискрового легирования. В качестве применяемого материала может использоваться металлокерамиче0 ские твердые сплавы, например - Т5К10 „ (HRC - 88), ТЗОК4 (HRC - 92) и другие. Для сплавов с наибольшей твердостью (таблица, поз.2) толщина слоя составляет минимальную величину - 0,002.Dr).

5 Валок трехвалкового раскатного стана обеспечивает повышение срока службы комплекта валков путем увеличения степени износа гребня и раскатного конуса и равномерность износа всех участков валка.

0 Результаты промышленных испытаний показали, что по сравнению с прототипом время эксплуатации комплекта новых валков увеличивается на 50-72 %. что позволяет уменьшить количество перевалок валков по

5 причине их износа.

Формула изобретения

1.Валок трехвалкового раскатного стана, содержащий рабочие участки в виде входного конуса, гребня, раскатного конуса

0 и выходного конуса, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы комплекта валков при работе на угле раскатки 4°, диаметр валка по вершине гребня выполнен равным 0,987-0,988 диаметра

5 конца раскатного конуса и равным 1,044- 1,045 диаметра основания гребня при соотношении длин гребня и раскатного конуса 0,18.

2,Валок по п.1, отличающийся тем, что часть его поверхности от основания

гребня до конца раскатного конуса выполнена из материала с твердостью большей, чем твердость остальных участков, и имеет наибольшую толщину поверхностного слоя

с большей твердостью на вершине гребня, равную 0,002-0,003 диаметра валка по вершине гребня, плавно уменьшающуюся в обе стороны.

Изобретение относится к трубопрокатному производству. Сущность изобретения заключается в том, что у валков трехвалко- вых раскатных станов, состоящих из входного конуса, гребня, раскатного и выходного конусов, работающих на угле раскатки 4°, имеется соотношение длин гребня и раскатного конуса, равное 0,18. Диаметр валка в конце гребня равен 0,987- 0,988 диаметра конца раскатного конуса и 1,044-1,045 диаметра основания гребня. Кроме того, часть поверхности такого валка от основания гребня до конца раскатного конуса выполнена из материала с твердостью большей, чем твердость остальных участков валка. Толщина поверхностного слоя с большей твердостью плавно уменьшается в обе стороны от наибольшего значения на вершине гребня, равного 0,002-0,003 диаметра валка по вершине гребня. 1 з.п.ф., 2 ил, 1 табл.

Фиг. 1.