Способ кантовки трубы при продольной прокатке между проходами Советский патент 1992 года по МПК B21B17/02 B21B39/20 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при производстве бесшовных труб на станах продольной прокатки,

При продольной прокатке труб на короткой оправке для обеспечения равномерной раскатки стенки по периметру трубы перед вторым и последующими проходами (прокатками) осуществляют поворот вокруг продольной оси на 90° (кантовку) трубы, имеющей после предыдущего прохода характерные для продольной прокатки в двухвалковом калибре диаметрально расположенные утолщения стенки.

Известен способ кантовки трубы при прокатке в автоматическом стане, включающий продольное перемещение трубы в полукруглом калибре, образованном задающими роликами, сообщение ей одновременно с поступательным вращательного движения за счет искажения симметричности указанного калибра задающих роликов.

Данный способ обеспечивает удовлетворительную кантовку труб только при ста- бильной ориентации их поперечного

сечения перед началом кантовки и одинаковой длине.

Колебание длины труб в партии и нестабильность ориентации их поперечного сечения перед началом кантовки являются причиной поворота труб вокруг продольной оси на различный по величинеугол, что ухудшает условия раскатки их стенки при последующих проходах и приводит к повышенной разностенности готовых труб.

Известен способ кантовки труб при продольной прокатке в автоматическом стане, включающий воздействие на трубу фрикционных калиброванных приводных роликов посредством их сведения, при котором трубе, имеющей диаметрально расположенные утолщения стенки и овализированное поперечное сечение, одновременно с поступательным сообщается вращательное движение

Повороттрубы в данном способе осуществляется за счет возникновения момента вращения, прилагаемого к трубе со стороны фрикционных роликов при их сведении Под действием этого момента труба, имеющая

СО

С

х|

Од О 00 Од 00

после продольной прокатки характерную овализированную форму поперечного сечения, в овальном калибре фрикционных роликов поворачивается из неустойчивого в устойчивое положение. Это обеспечивает фиксацию положения поперечного сечения трубы относительно прокатки валков при завершении кантовки.

Поскольку величина момента вращения, сообщаемого трубе роликами, недоста- точна для возбуждения скольжения поверхности трубы по поверхности роликов в тангенциальном направлении, необходимого для поворота трубы, то обязательным условием осуществления поворота трубы в калибре фрикционных роликов является различие скоростей взаимодействующих поверхностей трубы и фрикционных роликов.

Проскальзывание фрикционных роликов по трубе обеспечивает возможность поворота трубы под действием незначительного по величине момента вращения за счет отклонения направления скольжения поверхности трубы по поверхности роликов. При этом сопротивление повороту трубы зависит от скорости скольжения роликов по ее поверхности. Выравнивание скоростей поверхности роликов и трубы в процессе их взаимодействия приводит к прекращению как скольжения, так и вращения трубы, независимо от того успела она повернуться в заданное калибровкой роликов устойчивое положение или нет.

Недостатком данного способа кантовки труб является повышенная поперечная раз- ностенность прокатываемых труб из-за ненадежности выполнения операции кантовки труб по причине кратковременности проскальзывания поверхностей фрикционных роликов и трубы при их взаимодействии, Трубы, не успевшие до прекращения скольжения повернуться и занять в калибре роликов заданное (устойчивое) положение, задаются в прокатные валки не полностью скантованными. С увеличением угла недокантовки (недоворота) труб снижается качество раскатки утолщений стенки, полученных при предыдущем проходе. При больших углах недокантовки, превышающих 30-45°, происходит, так называемое, сваливание -самопроизволь- ный поворот трубы в процессе прокатки вокруг продольной оси, при котором уменьшается угол кантовки до нуля, Что означает прокатку задней части трубы без кантовки и получение труб с недопустимой разностен- ностью.

Увеличение скорости скольжения фрикционных роликов по трубе при их сведении

за счет увеличения скорости вращения роликов малоэффективно, т.к. приводит к повышению скорости задачи трубы в стан и при этом сокращению длительности и, соответственно, снижению точности выполнения кантовки, осуществляемой в период прохождения трубой расстояния от фрикционных роликов до прокатной клетки. Возможности увеличения этого расстояния

0 ограничены конструктивными и технологическими параметрами. Увеличение длительности воздействия фрикционных роликов на трубу с проскальзыванием за счет снижения усилия их сведения также не дает

5 эффекта, поскольку это приводит к уменьшению момента, вращающего трубу.

Особенно сильно недостатки известного способа проявляются при его использовании на двухклетьевом стане продольной

0 прокатки, где из-за перемещения трубы от первой клети ко второй, вследствие совпадения направлений перемещения трубы и вращения фрикционных задающе-кантую- щих роликов, скорость и длительность

5 скольжения фрикционных роликов по трубе в десятки раз меньше, чем на автоматическом стане.

Целью изобретения является повышение точности готовых труб путем повыше0 ния надежности кантовки между проходами (прокатками) трубы, имеющей диаметрально расположенные утолщения стенки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем воздей5 ствие на принудительно перемещаемую трубу фрикционных калиброванных приводных роликов посредством их сведения, сведение роликов до контакта с трубой производят не менее двух раз, чередуя при0 тормаживание и ускорение трубы в осевом направлении.

Многократное (не менее двух раз) сведение фрикционных роликов с чередованием притормаживания и ускорения трубы

5 позволяет за счет использования инерционности трубы существенно удлинить период эффективного воздействия фрикционных роликов на трубу (период их воздействия с проскальзыванием в продольном направле0 нии) и, благодаря этому, обеспечить надежную кантовку труб перед их задачей в валки прокатного стана для повторного прохода. Предлагаемый способ, как и известный, может быть реализован на двух типах ста5 нов: автоматическом и двухклетьевом (полунепрерывном). На этих станах операции кантовки предшествует деформация трубы на короткой оправке и продольное принудительное перемещение трубы от прокатной клети к фрикционным роликам.

На автоматическом стане трубу перемещают роликами обратной подачи с заднего стола автоматического стана на передний и останавливают во входном желобе в зоне действия задающе-кантующих фрикционных роликов, ограничивая ее перемещение упором. После паузы, необходимой для замены оправки и опускания верхнего валка автоматического стана, ролики сводят и, захватывая ими неподвижную трубу, задают ее в валки для повторного прохода.

На двухклетьевом стане трубу перемещают от первой клети ко второй рольгангом. При этом она проходит между сводимыми фрикционными роликами без остановки.

При реализации предлагаемого способа на автоматическом стане кантовку труб осуществляют одной парой фрикционных роликов, постоянно вращающихся в направлении прокатки. Первое сведение фрикционных приводных роликов осуществляют при перемещении трубы с заднего стола автоматического стана на передний. При этом ролики, вращающиеся в направлении, противоположном направлению перемещения трубы, снижают скорость ее перемещения и одновременно с этим осуществляют ее кантовку.

Вследствие различных направления пе- ремещениятрубы и вращения фрикционных роликов кантовка тубы высокоэффективно осуществима в течение всего периода притормаживания трубы, поскольку скорость скольжения роликов по трубе, даже в момент ее остановки роликами не снижается ниже линейной скорости точек поверхности вращающихся фрикционных роликов.

После притормаживания трубы ролики разводятся и частично или полностью скан- тованная труба находится в приемном желобе переднего стола автоматического стана до получения команды о готовности клети к осуществлению повторного прохода. При этом могут применяться различные устройства для фиксирования положения трубы, но при правильной установке переднего стола по оси прокатки они не требуются, поскольку незначительный самопроизвольный поворот трубы в желобе, так же как и ее недокантовка при притормаживании, исправимы при повторном воздействии фрикционных роликов.

После приведения прокатной клети в готовность к осуществлению повторного прохода фрикционные ролики сводят повторно и они, ускоряя трубу в осевом направлении, задают ее в стан. При этом осуществляется доворот трубы в требуемое положение (докантовка). Если труба уже была полностью скантована ранее, момент

вращения не возникает и ее продольное перемещение при задаче в валки не сопровождается вращением. Предварительно выполненная при притормаживании кэн- 5 товка трубы (даже не полная) позволяет более успешно, по сравнению с известным способом, выполнять функцию правильного ориентирования трубы при ее ускорении во время задачи в валки.

0 При реализации предлагаемого способа на двухклетьевом стане продольной прокатки, вследствие совпадения направлений продольного перемещения трубы и вращения задающе-кантующих фрикционных ро5 ликов, притормаживание трубы осуществляется дополнительной парой фрикционных роликов, вращающихся в направлении, противоположном направлению перемещения трубы. Эти ролики

0 сводятся первыми. При осуществлении притормаживания трубы, перемещаемой рольгангом от первой клети ко второй, фрикционные ролики кантуют трубу. Так же, как и на автоматическом стане успешному

5 выполнению операции кантовки при первом сведении роликов способствует высокая скорость скольжения роликов по трубе в течение всего периода притормаживания из-за противоположности направлений вра0 щения роликов и продольного перемещения трубы.

После притормаживания трубы осуществляют разведение роликов и повторное сведение роликов, но уже другой пары, вра5 щающихся в направлении прокатки, Эти ролики, ускоряя трубу в осевом направлении, задают ее в стан. При этом осуществляется доворот трубы в требуемое положение (до- кантовка). Если труба уже была полностью

0 скантована ранее, момент вращения не возникает и ее продольное перемещение при задаче в валки не сопровождается вращением. Как и на автоматическом стане, пред- варительно выполненная при

5 притормаживании кантовка трубы (даже не полная) позволяет более успешно по сравнению с известным способом выполнять функцию правильного ориентирования тру- бы при ее задаче (с ускорением) в валки.

0 Применение на двухклетьевых станах продольной прокатки двух пар фрикционных роликов противоположного направления вращения позволяет при необходимости обеспечить более длитель5 ное поддержание благоприятных условий для осуществления кантовки за счет многократного сведения роликов и чередования при этом притормаживания и ускорения трубы в продольном направлении при малом ее продольном перемещении. Пои этом

трубе до ее встречи с валками многократно сообщается вращающий момент, что обеспечивает возможность качественного осуществления кантовки даже при пониженной овальности профиля трубы, имеющей место при прокатке толстостенных труб, а также при применении узких калибров стана продольной прокатки, используемых для повышения точности труб.

Предлагаемый способ кантовки трубы осуществляется следующим образом.

Испытания проведены в производственных условиях на ТПА-140, имеющем две двухвалковые клети продольной прокатки, соединенные транспортным рольгангом и промежуточной наклонной решеткой. Перед второй клетью продольной прокатки установлены две пары кантующих фрикционных роликов (на расстоянии 4 и 7 м от клети соответственно). Прокатана партия труб из стали 10 размером 127 х 9 мм по ГОСТ 8732-78. Одновременно была прокатана такая же партия труб с использованием известного способа кантовки.

Трубу, имеющую овальную форму поперечного сечения, после прокатки в первой клети перемещали по транспортному рольгангу ко второй клети со скоростью 2,5 м/с. Ориентация поперечного сечения трубы относительно прокатных валков второй клети была случайной. Когда передний конец трубы проходил первую пару кантующих фрик- ционных роликов, вращающихся в направлении, противоположном направлению перемещения трубьк по команде фотодатчика осуществляли сведение этих роликов. При взаимодействии роликов,с трубой силы трения, действующие в направлении, противоположном направлению перемещения трубы, осуществляли снижение скорости ее перемещения (притормаживание). Вследствие встречного направления вращения фрикционных роликов снижение скорости перемещения трубы происходило в условиях интенсивного проскальзывания ее поверхности по роликам (скорость скольжения составляла 7,05-4,55 м/с), Одновременно с притормаживанием фрикционными роликами трубе сообщался вращающий момент, возникающий вследствие сдавливания овализированной трубы в овальном калибре фрикционных роликов. Под действием этого момента труба вращалась, стремясь занять в овальном калибре устойчивое положение и с замедлением перемещалась по инерции ко второй паре задающе-канту- ющих роликов.

Момент начала сведения и длительность воздействия фрикционных роликов на трубу при их первом сведении являлись настроечными параметрами и устанавливались такими, чтобы в момент прекращения этого воздействия скорость перемещения трубы в направлении прокатки снижалась до минимума и передний конец трубы находился в зоне действия второй пары фрикционных роликов.

Вследствие высокой скорости скольжения роликов по поверхности трубы обёспечивалась высокая скорость вращения труб под действием возникающего при сведении роликов вращающего момента. Благодаря этому за период воздействия роликов при первом их сведении (0,7-0,9 с) большинство

труб успевало скантоваться полностью и занять в калибре первой пары роликов требуемое положение.

Через регулируемый промежуток времени после начала сведения первой пары

роликов осуществлялось ее разведение. При этом сводилась вторая пара фрикционных роликов, вращающихся в направлении, совпадающем с первоначальным направлением перемещения трубы и направлением

прокатки.

При взаимодействии трубы со второй парой фрикционных роликов ей за счет сил трения фрикционными роликами сообщалось ускорение в направлении прокатки. За

период повторного воздействия роликов в условиях изменения скорости их скольжения по трубе от 4,0 м/с до нуля осуществлялась докантовка труб, если они не были полностью скантованы при первом сведении (первой парой роликов). Если труба была полностью скантована во время притормаживания при первом сведении роликов, то при повторном сведении роликов (второй пары) она сразу занимала в калибре

второй пары фрикционных роликов требуемое положение, поэтому вращающий момент не возникал и труба получала ускорение в продольном направлении без вращения. При достижении трубой скорости продольного перемещения, равной линейной -скорости точек рабочей поверхности фрикционных роликов второй пары (4,0 м/с), с исчезновением проскальзывания их поверхности по трубе в продольном направлении вращение трубы прекращалось, даже если она не была полностью скантована, и труба задавалась в валки второй клети стана продольной прокатки.

Установлено, что в случае прокатки труб размером 127 х 9 мм с использованием известного способа автоматической кантовки 21% труб были прокатаны с повышенной разностейностью из-за задачи во вторую

к/теть не полностью скэнтованных труб.

Использование предлагаемого способа с двукратным сведением фрикционных роликов позволило снизить количество труб, задаваемых для прокатки во вторую клеть не полностью скантованными до 2-3%.

Готовые трубы, прокатанные из не полностью скантованных перед второй клетью стана продольной прокатки труб, имели поперечную разностенность 17-20%, в то время как разностенность готовых труб, прокатанных при удовлетворительной кантовке составляла 9-14%. Таким образом, предлагаемое решение обеспечивает снижение поперечной разностенности труб.

При оснащении второй пары фрикционных роликов средствами контроля положения трубы (качества кантовки) в рамках предлагаемого способа возможно обеспечить гарантированную кантовку всех труб

путем увеличения для не полностью скантованных труб количества сведений роликов и, собтветственно, циклов притормаживания и ускорения, сопровождающихся поворотом трубы.

Формула изобретения Способ кантовки трубы при продольной между проходами, включающий сведение на трубу, прокатанную в одном

калибре и имеющую диаметрально расположенные утолщения стенки, фрикционных калиброванных роликов, принудительно вращаемых по направлению перемещения трубы во второй калибр, отличающийся тем,

что, с целью повышения точности готовых труб, сведение роликов на трубу производят не менее двух раз, чередуя притормаживание и ускорение трубы в осевом направлении.

Использование: при производстве бесшовных труб на станах продольной прокатки. Сущность изобретения: в способе кантовки трубы при продольной прокатке воздействуют на трубу фрикционными калиброванными приводными роликами посредством их сведения. Сведение роликов до контакта с трубой производят не менее двух раз, чередуя притормаживание и ускорение трубы в осевом направлении.