BRPI0706483A2 - método de furação e rolamento e aparelho de furação e rolamento para tubos sem emendas - Google Patents
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Abstract
MéTODO DE FURAçãO E ROLAMENTO E APARELHO DE FURAçãO E ROLAMENTO PARA TUBOS SEM EMENDAS. A presente invenção refere-se a um método e aparelho para tubos sem emendas nos quais pode ser impedida a ocorrência de descarnação de material mesmo quando aumentados o ângulo de inclinação <sym> e aproporão de expansão de tubo. Um método de furação - rolamento para tubos sem emendas usando um furador, que provido de um par de rolos principais em forma de cone e um par de rolos de disco, cada par estando disposto em uma maneira oposta com uma linha de passagem entre os mesmos como um eixo geométrico central, e um plugue cujo eixo geométrico central coincide com a linha de passagem, onde um lingote a ser furado e rolado é avançado ao mesmo tempo em que é girado espiralmente por uma rotação de acionamento dos rolos principais; o método do qual é caracterizado em cada rolo de disco estando disposto em um estado inclinado em um ângulo de inclinação fixo <sym> para a linha de passagem.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DEFURAÇÃO E ROLAMENTO E APARELHO DE FURAÇÃO E ROLAMENTOPARA TUBOS SEM EMENDAS".
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um método de rolamento de fu-ração e aparelho usando um furador adotado pelo processo de fabricação detubo Mannesmann que é um processo típico para a fabricação de tubos sememendas.
Antecedentes da Técnica
Geralmente, na fabricação de tubos de acordo com o processode fabricação de tubo Mannesmann, um lingote (lingote de aço cilíndrico) éprimeiro furado por meio de um furador para formar uma concha oca, que éentão alongada, e rolada em um diâmetro constante e posteriormente sujei-tada a uma etapa de processamento para produzir um tubo sem emendas. Ofurador está em uma fresa de rolamento inclinada, na qual os rolos princi-pais, cujos eixos geométricos estão inclinados com relação à linha de pas-sagem do lingote a ser rolado, são usados em associação com um plugue.
O furador para desenvolver o processo de fabricação de tuboMannesmann geralmente compreende um par de rolos principais que estãodispostos em uma maneira oposta com uma linha de passagem, um pluguepara a ferramenta de regulagem de superfície interna que está disposto aolongo da linha de passagem, e sapatas guia ou rolos de disco para os mem-bros guia de concha que estão dispostos em uma maneira oposta com alinha de passagem.
A Figura 1 ilustra uma disposição exemplificativa dos rolos prin-cipais em uma fresa de rolamento de furação inclinada. A Figura 2 é umavista em corte transversal ao longo da linha V-V na Figura 1. A Figura 3 éuma vista da fresa de rolamento de furação inclinada conforme vista a partirda face de saída.
Conforme ilustrado na Figura 1, os rolos principais em forma decone 1R, 1L são dotados de um ângulo de superfície de face de saída α eestão dispostos em uma simetria axial com seus eixos geométricos cadatalão com o centro de passagem m no ângulo de talão Y.
Adicionalmente, conforme ilustrado na Figura 2, o rolo principal1L está disposto para formar um ângulo de alimentação Β. O outro rolo 1R(não ilustrado) também está disposto em um ângulo de alimentação B, e ca-da rolo está em uma posição de inclinação. O ângulo de talão Yeo ângulode alimentação B para esses rolos principais 1R, 1L são definidos com rela-ção ao centro da garganta entre os rolos principais 1R, 1L ilustrados na Figu-ra 3. O plugue 7 está disposto entre os rolos principais 1,1 e a ponta domesmo está posicionada na adjacência do centro da garganta formada pelosrolos principais 1,1.
Os rolos principais 1R, 1L estão respectivamente conectados àsfontes de força de acionamento 3, 3 por via dos eixos de acionamento 2, 2.Por meio desse dispositivo, os rolos principais 1,1 são girados em volta doseu respectivo eixo geométrico na direção ilustrada na Figura 3, por exem-pio. Conforme ilustrado na Figura 1, os rolos principais 1R, 1L estão em po-sições torcidas mutuamente devido ao ajuste do ângulo de alimentação B.Quando os rolos principais 1R, 1L são girados na direção indicada pelas se-tas nas figuras, o lingote 6 é inserido entre os rolos principais e o furador aomesmo tempo em que é girado na mesma direção dos ponteiros do relógio,conforme observado a partir da face de saída, em volta do centro de passa-gem m. Dessa maneira, o lingote é furado e rolado pelos rolos principais 1R,1L e o plugue 7 para fornecer uma concha oca 9.
Durante a furação dessa maneira, o lingote oscila para cima epara baixo devido às forças de pressão exercidas pelos rolos principais 1R,1L. A fim de suprimir essa oscilação, um par de placas de disco está dispos-to acima e abaixo dos rolos principais 1R, 1L.
A Figura 4 ilustra uma disposição exemplificativa dos rolos prin-cipais e dos rolos de disco em uma fresa de rolamento de furação inclinada.Os rolos de disco 10 estão simetricamente dispostos acima e abaixo dosrolos principais 1R, 1L na adjacência dos mesmos em uma maneira impren-sando o lingote 6 e são girados em volta dos eixos de rolo de disco respecti-vos 12. Esses rolos de disco 10 são girados juntamente o avanço do lingotee suprimem a oscilação do lingote 6 de maneira que o rolamento possa con-tinuar homogeneamente.
Contudo, os rolos principais 1R, 1L são dotados de um ângulode superfície de face de saída a, conforme ilustrado na Figura 1, e é tam-bém dotado de um ângulo de talão Y para o centro de passagem m, de ma-neira que haja fendas G, G entre os rolos de disco 10 e os rolos principais 1,conforme ilustrado na Figura 4. Quando o lingote 6 gira e avança ao longodo centro de passagem m, a concha oca em contato com as superfícies dosrolos de disco 10 pode ser extrudada através das fendas G, G.
A Figura 5 ilustra um movimento da concha oca formada na facede saída de rolo a partir a garganta entre os rolos principais. A saliência dodiâmetro externo do lingote na face onde é preso pelo rolo principal 1R setorna maior do que a saliência do diâmetro externo do lingote na face ondedeixa o outro rolo principal 1L. Com relação à Figura 6, na qual os rolos dedisco estão ilustrados, a saliência da parte (parte B na figura) onde o lingoteé preso pelo rolo principal 1R é maior do que a saliência na parte (parte Ana figura) onde o lingote deixa o rolo principal 1L, mas as saliências são re-duzidas pelo par de rolos de disco 10U, 11OD dispostos acima e abaixo dolingote.
Em um processo de rolamento de furação comum onde a pro-porção de expansão de tubo, uma proporção do diâmetro externo do lingoteapós furação para o diâmetro externo do lingote antes da furação, [diâmetroexterno do lingote após a furação/diâmetro externo do lingote antes da fura-ção], é 1,0 a 1,05, portanto, a saliência do diâmetro externo do lingote naparte B ilustrado na Figura 6 não causa nenhum problema. Contudo, quandoé realizado o processo de rolamento de furação em uma proporção de ex-pansão de tubo mais alta, a extensão circular da concha oca formada naface de saída do rolo principal se torna maior, de maneira que a saliência naseção ilustrada na Figura 6 aumenta e o ângulo de retenção 0 pelo roloprincipal 1L também aumenta. Como um resultado, no momento de vaza-mento do lingote quando a força de acionamento da direção de rolamento setona menor em uma furação e estado de rolamento instável, o lingote nãogira mais e ocorre a obstrução da alheta, de maneira que a extremidade daconcha oca mostra uma forma elipsoidal e causa um problema de formaçãode defeitos de marca de sapata na superfície externa da concha oca.
O Documento de Patente 1 abaixo propõe meios para resolvertais problemas.
A Figura 7 é uma vista plana esquemática ilustrando a disposi-ção dos rolos principais e dos rolos de disco. O rolo principal 1R está dispos-to na face direita na direção da saída do lingote 6 e o rolo principal 1Lna face esquerda, com seus eixos geométricos em posições mutuamentetorcidas. O rolo principal 1R está inclinado para cima na face de entrada epara baixo na face de saída, e o rolo principal 1L está inclinado na maneiraoposta.
O rolo de disco 10U está disposto acima do lingote 6, e o discode rolo 10D está disposto simetricamente abaixo do lingote 6. O rolo de dis-co 10U está disposto de maneira que a face de saída do mesmo, com o cen-tro do rolo de disco como um eixo geométrico, pode estar mais próximo aorolo principal 1R e paralelo à superfície da face externa do rolo principal 1R.O rolo de disco 10D está disposto de maneira que a face de saída do mes-mo possa estar mais próxima ao rolo principal 1L e paralela à face de saídado rolo principal 1L. O rolo de disco 10U forma um ângulo de inclinação derolo de disco δ para o centro de passagem m, e o rolo de disco 10D domesmo modo forma um ângulo de inclinação de rolo de disco δ.
Quando os rolos principais 1R, 1L são girados na direção indi-cada pelas setas na figura, o lingote 6 é rolado ao mesmo tempo em gira nosentido da direção dos ponteiros do relógio visto a partir da face de saída.Nessa ocasião, o lingote é guiado pelos rolos de disco 10U, 10D de maneiraque o mesmo possa ser levantado pelos rolos principais 1R, 1L em um ân-gulo de retenção menor Ǿ e, portanto o lingote é impedido de ser pego, deacordo com a descrição.
Portanto, é proposto que a tecnologia de prevenção de lingotedurante o rolamento a partir da saliência pelo provimento de um mecanismode inclinação para variar o ângulo a fim de dispor os rolos de disco substan-cialmente paralelos ao ângulo de superfície externa dos rolos principais e ummecanismo de movimento para ajustar as fendas entre os rolos principais eos rolos de disco substancialmente para zero.
Adicionalmente, o Documento de Patente 2 abaixo propõe queum par de rolos principais em forma de cone sendo dotados de um ângulode superfície de entrada e um ângulo de superfície de saída e um par derolos de disco sendo dotados de um mecanismo de variação de ângulo deinclinação esteja disposto alternadamente em volta da linha de passagem eum tubo de metal sem emenda fabricado pela furação e rolamento seja rea-Iizado em um ângulo de inclinação que o ângulo de inclinação dos rolos dedisco e o ângulo de superfície de entrada e o ângulo de superfície de saídasatisfaçam uma relação específica. A obstrução da alheta ou defeitos da su-perfície externa podem ser impedidos por meio disso mesmo no caso dafuração e do rolamento em uma proporção de expansão de tubo aumentadade 1,15 ou mais alta.
[Documento de Patente 1] Publicação não Examinada da Paten-te Japonesa N9 S63-90306.
[Documento de Patente 2] Publicação não Examinada da Paten-te Japonesa N9 H05-124612.
Descrição da Invenção
Problema a ser Resolvido pela Invenção
Contudo, as tecnologias descritas nos Documentos de Patente 1e 2 acima, apresentam o seguinte problema:
Quando a furação e o rolamento são realizados sob um aumen-to na proporção de expansão de tubo, pode ocorrer a descamação do mate-rial e a concha oca furada e rolada pode apresentar desvio na espessura daparede.
Em vista do estado da técnica acima comentado, é um objetivoda presente invenção proporcionar um método e aparelho de fabricação pa-ra um tubo sem emendas pela furação e rolamento, por meio dos quais pos-sa ser impedida a descamação do material e o desvio na espessura da con-cha oca furada e rolada.Meios para Solucionar o Problema
A presente invenção realizou investigações com relação a causada descamação do material durante a furação e rolamento em proporçõesde expansão de tubo aumentadas e um método de impedir a mesma, comoum resultado, foram obtidas as descobertas de (a) a (g).
Todos os rolos de disco inclinados anteriores que estão dispos-tos em volta da linha de passagem são dotados de rigidez baixa nos disposi-tivos de sustentação e, portanto, mesmo quando o rolo principal 1L e o rolode disco 10U estão dispostos com uma fenda estreita G entre os mesmos,conforme ilustrado na Figura 8 pelas linhas contínuas, a força da furação edo rolamento na direção da rotação do material é exercida no rolo de disco.Foi descoberto que a posição dos eixos de rolo de disco muda para a posi-ção ilustrada pelas linhas tracejadas e a fenda G se amplia.
Foi descoberto que a fenda G entre o rolo principal e o rolo dedisco se amplia, parte do lingote entra nessa fenda ampliada G e provoca adescamação do material.
Foi também descoberto que quando a rigidez do dispositivo desustentação de rolo de disco é aumentada de maneira que mesmo quando aforça da direção da rotação do lingote é exercida no rolo de disco, o rolo dedisco não pode mudar da posição ajustada. Portanto, o rolo de disco podeser fixado na posição ilustrada na Figura 8 pelas linhas contínuas, e torna-sepossível realizar a furação e o rolamento e ao mesmo tempo manter a fendaG entre o rolo principal 1R e o rolo de disco 10U em um nível constante eisso impede a ocorrência da descamação do material. Foi também descober-to que a supressão da mudança do rolo de disco da posição ajustada até umdeterminado ponto, mesmo quando a posição do rolo de disco não possa sercompletamente fixada, pode impedir a descamação do material.
Foi descoberto que o motivo pelo qual todos os rolos de discoinclinados anteriores estão dispostos em volta da linha de passagem sãodotados de uma rigidez baixa nos dispositivo de sustentação é devido aque-le mecanismo de rotação R proporcionado para variar o ângulo de inclinaçãode rolo de disco δ, conforme ilustrado na Figura 9. Foi também descobertoque quando tal mecanismo de rotação R não é usado, a rigidez do dispositi-vo de sustentação de rolo de disco pode ser aumentada.
Foi descoberto que a fixação do ângulo de inclinação de rolo dedisco δ é eficaz a fim de aumentar a rigidez do dispositivo de rolo de disco,conforme ilustrado na Figura 10. Aqui, o rolo de disco 10U é girado com re-lação a uma junta universal 12U, e o ângulo de inclinação δ é fixado em umaposição inclinada por meio dos calços de rolo 21R, 21L pelos suportes decalço 22R, 22L. O ângulo de inclinação δ pode ser ajustado e fixado em umângulo de inclinação δ prescrito.
Com relação à forma do rolo de disco, conforme ilustrado na Fi-gura 10, é preferida uma forma de disco sendo dotada de uma parte inferiorde ranhura curva em volta da periferia. A forma do disco é preferivelmentede maneira que uma parte central seja relativamente espessa e a parte peri-férica em volta da parte central seja relativamente fina.
A ocorrência de descamação do material pode ser impedida pe-la fixação de um ângulo de inclinação δ que é o ângulo da disposição incli-nada do rolo de disco 10 com relação à linha de passagem, conforme anteri-ormente mencionado. Contudo, quando o valor da espessura média Dw1 dorolo de disco 10 for estreita com relação ao diâmetro externo do lingote 6,existe a possibilidade de que o rolo de disco 10 possa ser inclinado na dire-ção da rotação do lingote 6; nesse caso, a fenda G entre o rolo principal 1 eo rolo de disco 10 pode possivelmente se ampliar.
Portanto, para impedir mais confiavelmente a ocorrência dedescamação do lingote rolado, a proporção do valor de espessura médiaDw1 do rolo de disco para o diâmetro de lingote d é preferivelmente aumen-tada até um determinado ponto. Com base nessa descoberta e várias outrasinvestigações e experimentos, foi descoberto que pode ser impedida maisconfiavelmente a ocorrência de descamação do lingote rolado quando a éreparada a desigualdade que se segue (1):
Dw1/d>0,8..........desigualdade (1)
onde Dwi e d são, respectivamente, uma espessura média do rolo de discoe um diâmetro externo do lingote a ser furado e rolado, ao mesmo tempo emque a espessura média do rolo de disco é uma espessura média do corpoem forma de disco excluindo a parte de ranhura curva periférica.
Em investigações adicionais na busca de um método de pre-venção da ocorrência de descamação ao mesmo tempo em que se está a-tento ao rolo de disco, foi descoberto que o problema de desvio de espessu-ra, a saber, a deformação da parte de grossa espiral na superfície do lingotefurado e rolado, pode ser resolvido simultaneamente.
Como um resultado de exame na causa da ocorrência do desviode espessura de parede, foi descoberto que o que provoca o desvio de es-pessura de parede é o que se segue:
A área inferior do lingote, durante a furação e o rolamento, for-ma uma longa concha oca na extensão circular. A concha oca oscila e girae, adicionalmente, o rolo de disco entra em contato com a concha oca duran-te a formação pela redução do diâmetro externo da concha oca, resultandoque a espessura de parede da concha oca é localmente aumentada.
E, foi também obtida a descoberta que se segue:
Quando a distância Ds entre as partes inferiores de ranhura pe-riférica correspondente ao menor diâmetro do rolo de disco, a largura Dw2 daparte de superfície curva na superfície periférica do rolo de disco, e o diâme-tro externo d do lingote a ser furado e rolado, são selecionados a fim de re-parar as desigualdades que se seguem (2) e (3), pode ser impedida a ocor-rência de tal desvio de espessura de parede.
9<Ds/d<16.......desigualdade (2)
Dw2/d>0,8......desigualdade (3)
onde Ds é a distância entre as partes inferiores da ranhura periférica corres-pondente ao diâmetro menor do rolo de disco, Dw2 é uma largura da partede superfície curva na superfície periférica do rolo de disco, e d é um diâme-tro externo do lingote a ser furado e rolado.
O que é prescrito pelo limite inferior na desigualdade (2) acima eo que é prescrito pela desigualdade (3) acima são fatores necessários, a fimde impedir uma rotação oscilante da concha oca na ocasião da formação dalonga concha oca na extensão circular pela furação e rolamento da parteinferior do lingote e manter a quantidade reduzindo o diâmetro externo daconcha oca e aumentando localmente a espessura da parede da concha ocadentro de uma variação a ser corrigida por meio do plugue e dos rolos prin-cipais. Ε, o que é prescrito pelo limite superior na desigualdade (2) acima éum fator necessário a fim de manter a quantidade reduzindo o diâmetro ex-terno da concha oca e aumentando localmente a espessura da parede daconcha oca dentro de uma variação a ser corrigida por meio do plugue e dosrolos principais quando os rolos de discos temporariamente restringem aconcha oca durante a formação na direção do avanço do lingote.
A presente invenção foi completada com base nas descobertasque se seguem. O ponto principal é um método de rolamento - furação paratubos sem emendas conforme especificado abaixo de (4) a (6).
Um método de furação e rolamento para tubos sem emendasusando um aparelho de furação e rolamento que é proporcionado com umpar de rolos principais em forma de cone e um par de rolos de disco, cadapar estando disposto em uma maneira oposta com uma linha de passagementre os mesmos como um eixo geométrico central, e um plugue cujo eixogeométrico central coincide com a linha de passagem, onde um lingote a serfurado e rolado é avançado ao mesmo tempo em que é girado espiralmentepor uma rotação de acionamento dos rolos principais; o método do qual écaracterizado pelo fato de que cada rolo de disco está disposto em um esta-do inclinado em um ângulo de inclinação fixo δ para a linha de passagem.
O método de furação e rolamento para tubos sem emendas deacordo com (1) acima, sendo caracterizado pelo fato de que a espessuramédia Dw1 do rolo de disco e um diâmetro externo d do lingote a ser furadoe rolado repara a seguinte desigualdade (1):
Dw1/d > 0,8......desigualdade (1)
onde Dw1 e d são, respectivamente, a espessura média do rolo de disco eum diâmetro externo do lingote a ser furado e rolado, ao mesmo tempo emque a espessura média do rolo de disco é a espessura média do corpo emforma de disco excluindo a parte de ranhura curva periférica.
O método de furação e rolamento para tubos sem emendas deacordo com (1) ou (2) acima, sendo caracterizado pelo fato de que a distân-cia Ds entre as partes inferiores da ranhura periférica correspondente aodiâmetro menor do rolo de disco, uma largura Dw2 da parte de superfíciecurva na superfície periférica do rolo de disco, e um diâmetro externo d dolingote a ser furado e rolado, são selecionados de maneira a reparar as de-sigualdades (2) e (3) que se seguem:
9<Ds/d< 16......desigualdade (2)
Dw2/d> 0,8......desigualdade (3)
onde Ds é uma distância entre as partes inferiores de ranhura periférica cor-respondente ao diâmetro menor do rolo de disco, Dw2 é uma largura da par-te de superfície curva na superfície periférica do rolo de disco, e d é um diâ-metro externo do lingote a ser furado e rolado.
Um aparelho de furação e rolamento para tubos sem emendasque é proporcionado com um par de rolos principais em forma de cone e umpar de discos de rolo, cada par disposto de maneira oposta com uma linhade passagem entre os mesmos como um eixo geométrico central, e um plu-gue cujo eixo geométrico central coincide com a linha de passagem, ondeum lingote a ser furado e rolado é avançado ao mesmo tempo em que é gi-rado espiralmente por uma rotação de acionamento dos rolos principais; oaparelho de que é caracterizado em cada rolo de disco estando disposto emum estado inclinado em um ângulo de inclinação fixo δ para a linha de pas-sagem.
O aparelho de furação e rolamento para tubos sem emendas deacordo com (4) acima, sendo caracterizado pelo fato de que a espessuramédia Dw1 do rolo de disco e um diâmetro externo d do lingote a ser furadoe rolado repara a desigualdade (1) que se segue:
Dw1/d>0,8......desigualdade (1)
onde Dwi e d são, respectivamente, uma espessura média do rolo de discoe um diâmetro externo do lingote a ser furado e rolado, ao mesmo tempo emque a espessura média do rolo de disco é uma espessura média do corpoem forma de disco excluindo a parte de ranhura curva periférica.
O aparelho de furação e rolamento para tubos sem emendas deacordo com (4) ou (5) acima, sendo caracterizado pelo fato de que a distân-cia Ds entre as partes inferiores da ranhura periférica correspondente aodiâmetro externo menor do rolo de disco, uma largura Dw2 da parte de su-perfície curva na superfície periférica do rolo de disco, e um diâmetro exter-no d do lingote a ser furado e rolado, são selecionados de maneira a repararas desigualdades (2) e (3) que se seguem:
9<Ds/d< 16......desigualdade (2)
Dw2/d> 0,8......desigualdade (3)
onde Ds é uma distância entre as partes inferiores de ranhura periférica cor-respondente ao diâmetro menor do rolo de disco, Dw2 é uma largura da par-te de superfície curva na superfície periférica do rolo de disco, e d é um diâ-metro externo do lingote a ser furado e rolado.
Resultado da Invenção
De acordo com a invenção, a ocorrência de descamação do ma-terial pode ser impedida ao mesmo tempo em que pode ser impedido o des-vio da espessura de parede na concha oca furada e rolada na fabricação detubos sem emendas pela furação e rolamento uniforme quando é aumentadaa proporção de expansão do tubo.
Melhores Modos para Realizar a Invenção
Com relação aos desenhos, a presente invenção está ilustradamais especificamente no modo em que se segue.
Exemplo 1
A Figura 11 é uma elevação esquemática de um aparelho de fu-ração - rolamento de acordo com a invenção com cada disco de rolo forneci-do um ângulo de inclinação δ, conforme visto a partir da face de saída domesmo.
Primeiro, os rolos principais em forma de cone 1R, 1L estão dis-postos em simetria axial cada um em um ângulo de alimentação B com seueixo geométrico formando adicionalmente um ângulo de talão Y com relaçãoao centro de passagem m, similar aos métodos convencionais e aparelhodescrito acima. Os rolos principais em forma de cone 1R, 1L são dotados deângulo de superfície de saída a. Cada um dos rolos de disco 10U, 10D édotado de diâmetros de borda direita e esquerda diferentes e os mesmosestão dispostos de maneira a prender o lingote 6 durante a furação a partirde cima e a partir de baixo. O rolo de disco 10U está disposto acima do lin-gote 6 com a borda de diâmetro maior voltada para a face do rolo principal1R, e o rolo de disco 10D abaixo do lingote 6 com a borda de diâmetro maiorvoltada para a face do rolo principal 1L, a saber com cada borda de diâmetromaior estando situada contra a corrente da direção da rotação do lingote 6 ecada borda de diâmetro menor a jusante da direção de rotação. Quando adisposição dos rolos de disco é selecionada a partir do ponto de vista do di-âmetro de borda, conforme mencionado acima, é produzido o efeito de im-pedir o material de extrusão em locais tanto contra corrente quanto a jusantena direção da rotação. O plano A é um plano incluído o centro de passagemm para o material de tubo e o centro de garganta entre os rolos inclinadosantes de ajustar o ângulo de alimentação B.
Os rolos de disco 10U, 10D são dotados de uma inclinação demaneira de a face de saída dos mesmos possa estar ao longo do rolo princi-pal 1R na face de material de saída ao mesmo tempo em que os eixo geo-métrico do disco de rolo são mantidos horizontalmente, mais especificamen-te paralelos ao plano A, com seus centros conto eixos geométricos. Esseângulo δ é um ângulo de inclinação do rolo de disco. Como um resultado, oseixos geométricos rotacionais dos rolos de disco 1ÒU, 10D não estão em umestado cruzando o centro de passagem m em um ângulo reto.
O rolo de disco 10U é girado com relação a uma junta universal12, conforme ilustrado na Figura 10, e o ângulo de inclinação δ está fixadoem um estado inclinado por meio dos calços de rolo 21R, 21L sustentadospelos membros de sustentação de calços 22R, 22L.
Quando os rolos principais são girados na direção indicada pe-las setas na Figura 11, o lingote 6 a ser furado e rolado ao mesmo tempo emque gira na direção dos ponteiros do relógio com O como o centro conformevisto a partir da face de saída. Ε, o lingote 6 é furado por meio do plugue 7(conforme a Figura 1) para formar uma concha oca 9 (conforme a Figura 1)ao mesmo tempo em que por exemplo, pressionado por ambos os lados nagarganta entre os rolos principais 1R, 1L.
Foi feito um exame quanto ao limite da ocorrência de descama-ção pela realização verdadeiramente da furação e rolamento usando um a-parelho de furação - rolamento de acordo com a invenção, no qual os rolosde discos foram dispostos em um estado inclinado com o ângulo de inclina-ção δ fixo. Os resultados desse exame são agora descritos. As condições deoperação foram conforme ilustrado abaixo e os resultados foram conformeilustrado na Tabela 1. Com relação ao ângulo de inclinação δ, cada ângulode inclinação δ correspondente a cada proporção de expansão de tubo foiajustado e fixado cada vez antes da realização da furação e do rolamento.
Os resultados obtidos também estão ilustrados na Tabela 1, para compara-ção com a furação e rolamento verdadeiramente realizados usando um apa-relho convencional, no qual o ângulo de inclinação δ era variável (Oe a 9°) pormeio do mecanismo de rotação.
Condições de Operação
Lingote: material fundido continuamente (aço 0,2% C), 65 mmde diâmetro
Proporção de expansão de tubo: 1,0 a 1,4
Proporção (t/d) espessura de parede de concha oca t para o di-âmetro externo d:2,5 para 6,0%
Diâmetro de garganta de rolo: 410 mm
Ângulo de alimentação de rolo B: 10,0e
Ângulo de talão de rolo Y: 15,09
Ângulo de superfície de face de entrada de rolo: 3,Oe
Ângulo de superfície de face de saída de rolo a: 4,Os
Diâmetro de rolo de disco: 1150 mm<table>table see original document page 15</column></row><table>A tabela 1 ilustra os resultados obtidos pela realização da fura-ção e rolamento de dois lingotes sob as respectivas condições; a marca Oindica que não ocorreu nenhuma descamação nos dois turnos, e a marca Xindica que ocorreu descamação pelo menos e um dos dois turnos. A marca -indica que a furação e o rolamento não foram realizados.
De acordo com a invenção, os rolos de disco dispostos em umestado inclinado com o ângulo de inclinação δ fixo resultou em menor des-camação do que os rolos de disco com o ângulo de inclinação δ variável pormeio de um mecanismo de rotação comparativo. A invenção progrediu, semdescamação, na produção de conchas ocas com uma proporção de conchamenor t/d do que a comparação em qualquer proporção de expansão de tu-bo, onde t é uma espessura de parede e d é um diâmetro externo da con-cha. Portanto, de acordo com a invenção, os resultados indicam que o mé-todo e aparelho de furação - rolamento pode produzir tubos sem emendasde parede mais fina sem a ocorrência de descamação.
Os resultados nesse exemplo foram obtidos usando um modelode fresa de furação - rolamento sob as condições de operação fornecidasacima. As fresas atuais geralmente requerem um ângulo de talão de rolo Yde 10 a 30%, um diâmetro de lingote de 150 a 380 mm, um diâmetro de rolode 900 a 1500 mm, e um diâmetro de rolo de disco de 1500 a 3500 mm. E,dimensões respectivas apropriadas são selecionadas do ponto de vista daestabilidade na furação e rolamento e uma redução do mordente cortante decarga nos lingotes.
Exemplo 2
Dentre algumas proporções de concha t/d de cada proporção deexpansão de tubo que são exibidas na Tabela 1 na qual as conchas ocassucessivamente sem descamação foram produzidas, experimentos adicio-nais foram executados pelo modelo de fresa furação - rolamento cujos rolosde disco foram dispostos em um estado inclinado com o ângulo de inclina-ção δ fixo e cujos valores ajustados foram os mesmos conforme fornecidosacima, a fim de examinar a correlação entre o parâmetro Dw-i/d e a ocorrên-cia de descamação. Aqui, Dw-i e d são, respectivamente, uma espessuramédia do rolo de disco e um diâmetro externo do lingote a ser furado e rola-do, ao mesmo tempo em que a espessura média do rolo de disco é uma es-pessura média de um corpo em forma de disco excluindo a parte de ranhuracurva periférica. Os resultados estão ilustrados na Tabela 2.
Tabela 2
<table>table see original document page 17</column></row><table>
o: Pelo menos um de 10 lingotes furados mostrou descamação
oo: Nenhum dos 10 lingotes furados mostrou descamação.
Na tabela 2, a marca 1O1 indica que pelo menos um dos 10 lingo-tes furados mostrou descamação, e a marca OO' indica que nenhum dos 10lingotes furados mostrou descamação. Como um resultado, foi revelado queno caso dos rolos de disco estando dispostos em um estado inclinado com oângulo de inclinação δ fixo, a freqüência da ocorrência de descamação setornou muito baixa quando a proporção Dw1Zd estava em excesso de 0,8.Isso indica que o excesso Dw1Zd resulta na marcação de uma parede fina detubos sem emendas pela furação e rolamento devido à supressão notada-mente da descamação.Exemplo 3
Ademais, com relação aos valores de Dw1/d de 0,85 e 1,0 dedentre a condição sob a qual os resultados experimentais foram avaliadoscomo 1OO' no exame de descamação ilustrado na Tabela 2, a saber os re-sultados experimentais não mostraram a ocorrência de qualquer descama-ção dos 10 lingotes furados, foram feitos experimentos adicionais a fim deexaminar a correlação entre o parâmetro Ds/d e a ocorrência de desvio deespessura de parede, e também a correlação entre o parâmetro Dw2/d e aocorrência de desvio de espessura de parede. Aqui, Ds é uma distância en-tre as partes inferiores de ranhura periférica correspondente ao diâmetromenor do rolo de disco, Dw2 é uma largura da parte de superfície curva nasuperfície periférica do rolo de disco, e d é um diâmetro externo do lingote aser furado e rolado. Os efeitos para impedir o desvio da espessura de pare-de estão ilustrados na Tabela 3 em termos de A a C.
Tabela 3
<table>table see original document page 18</column></row><table>
Os desvios da espessura de parede são avaliados para osgraus que se seguem de acordo com a media do desvio de espessura deparede (%) na variação de 300 mm finais da concha oca:
Grau A: Não mais alto do que 5%
Grau B: Mais alto do que 5% mas não mais alto do que 7%
Grau C: Mais alto do que 7%
A Tabela 3 ilustra avaliações dos desvios de espessura de pa-rede, que são definidos pelos graus que se seguem de acordo com a médiaum desvio de espessura de parede (%) na variação final de 300 mm da con-cha oca:
Grau A: Não mais alto do que 5%
Grau B: Mais alto do que 5% mas não mais alto do que 7%
Grau C: Mais alto do que 7%
Aqui, a média de desvio de espessura de parede (%) na varia-ção final de 300 mm da concha oca foi obtida da seguinte maneira:
Para cada total de 30 seções transversais em intervalos de 10mm na direção do comprimento da parte final 300 mm de cada concha oca,foram medidas as espessuras de parede em oito pontos na direção circular eo desvio de espessura de parede (%) foi calculado de acordo com a fórmulafornecida abaixo e foi calculada a média do desvio de espessura de paredeassim obtida (%) para 30 partes.
Percentual de desvio de espessura de parede
= (espessura de parede máxima dentre 8 pontos - espessura deparede mínima dentre 8 pontos)/(média de espessura de parede de 8 pon-tos) χ 100%.
Como resultado, foi revelado que quando os rolos de disco es-tão dispostos no estado inclinado com o ângulo de inclinação δ fixo e aomesmo tempo Ds/d = 9 para 16 e Dw2/d está em excesso de 0,8, o desviode espessura de parede é muito pequeno. Portanto, os resultados mostramque quando Dw-i/d está em excesso de 0,8, Ds/d = 9 para 16 e Dw2/2 estáem excesso de 0,8, os tubos sem costura de parede fina podem ser fabrica-dos pela furação e rolamento ao mesmo tempo em que impedem satisfatori-amente a ocorrência de descamação e a ocorrência de desvio de espessurade parede.
Aplicabilidade Industrial
São proporcionados um método e um aparelho para furar e rolarde acordo com o qual pode ser impedida a ocorrência de descamação domaterial e pode ser impedido o desvio de espessura de parede na conchaoca furada e rolada durante a fabricação dos tubos sem emendas pela fura-ção e rolamento uniformes quando é aumentada a proporção de expansãode tubo.
Breve Descrição dos Desenhos
A Figura 1 ilustra uma disposição exemplificativa de rolos princi-pais em uma fresa de furação - rolamento.
A Figura 2 ilustra um corte transversal ao longo da linha V-V naFigura 1.
A Figura 3 ilustra uma vista da fresa de furação e rolamento ilus-trada na Figura 1 conforme vista a partir da face de saída.
A Figura 4 ilustra uma disposição exemplificativa de rolos princi-pais e de rolos de disco em uma fresa de furação e rolamento.
A Figura 5 ilustra, em aumento, a deformação do material duran-te a furação a partir da garganta entre os rolos principais para a face de saí-da de rolo na furação e no rolamento.
A Figura 6 é uma ilustração esquemática da supressão da ex-pansão do diâmetro do material pelos rolos de disco.
A Figura 7 ilustra uma disposição exemplificativa de rolos princi-pais e de rolos de disco em uma fresa de furação e rolamento.
A Figura 8 é uma ilustração esquemática da ampliação da fendaG entre um rolo principal 1L e um rolo de disco 10U.
A Figura 9 ilustra um mecanismo de rotação R para reproduzir oângulo de inclinação de rolo de disco δ variável.
A Figura 10 ilustra um exemplo no qual o ângulo de inclinaçãode rolo de disco δ é fixo de acordo com esta invenção.
A Figura 11 ilustra um exemplo de fresa de furação e rolamentode acordo com esta invenção.
Listagem de Referências
1R, 1L - Rolos principais
6- Lingote
7- Plugue
9- Concha oca
10, 10U, 10D- Rolos de disco
12U- Junta universal21R, 21L - Calços de rolo
22R, 22L - Suportes de calço
A - Ângulo de superfície de face de saída de rolo principal
B - Ângulo de alimentação de rolo principal
Y - Ângulo de talão de rolo principal
δ - Ângulo de inclinação de rolo de disco
k - Ângulo de alimentação de rolo de disco
0 - Ângulo de tomada
A - Plano incluindo o ponto Q e centro de passagem m
Ds- Distância de parte inferior de ranhura para parte inferior de ranhura cor-respondente a um diâmetro mínimo em cada rolo de disco
Dw1 - Espessura de média de rolo de disco
Dw2 - Largura de parte curva na superfície periférica de cada rolo de disco
G - Fenda de face de saída entre rolo principal e rolo de disco
H-Conchaoca
M - Centro de passagem
Q - Centro de garganta de rolo principal antes do ajuste do ângulo de ali-mentação do rolo principal B
R - Mecanismo de Rotação
D - Diâmetro externo de lingote
Claims (6)
1. Método de furação e rolamento para tubos sem emendas u-sando um aparelho de furação e rolamento que é provido de um par de rolosprincipais em forma de cone e de um par de rolos de disco, cada par estan-do disposto em uma maneira oposta com uma linha de passagem entre osmesmos como um eixo geométrico central, e um plugue cujo eixo geométri-co central coincide com a linha de passagem, onde um lingote a ser furado erolado é avançado ao mesmo tempo em que é girado espiralmente por umarotação de acionamento dos rolos principais; o método do qual é caracteri-zado em cada rolo de disco estando disposto em um estado inclinado em umângulo de inclinação fixo δ para a linha de passagem.
2. Método de furação e rolamento para tubos sem emendas, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessuramédia Dwi do rolo de disco e um diâmetro externo d do lingote a ser furadoe rolado repara a seguinte desigualdade (1):Dw-|/d> 0,8......desigualdade (1)onde Dwi e d são, respectivamente, a espessura média do rolo de disco eum diâmetro externo do lingote a ser furado e rolado, ao mesmo tempo emque a espessura média do rolo de disco é a espessura média do corpo emforma de disco excluindo a parte de ranhura curva periférica.
3. Método de furação e rolamento para tubos sem emendas, deacordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a distân-cia Ds entre as partes inferiores da ranhura periférica correspondente aodiâmetro menor do rolo de disco, uma largura Dw2 da parte de superfíciecurva na superfície periférica do rolo de disco, e um diâmetro externo d dolingote a ser furado e rolado, são selecionados de maneira a reparar as de-sigualdades (2) e (3) que se seguem:9<Ds/d< 16......desigualdade (2)Dw2/d> 0,8......desigualdade (3)onde Ds é uma distância entre as partes inferiores de ranhura periférica cor-respondente ao diâmetro menor do rolo de disco, Dw2 é uma largura da par-te de superfície curva na superfície periférica do rolo de disco, e d é umdiâmetro externo do lingote a ser furado e rolado.
4. Aparelho de furação e rolamento para tubos sem emendasque é provido de um par de rolos principais em forma de cone e um par derolos de disco, cada par estando disposto em uma maneira oposta com umalinha de passagem entre os mesmos como um eixo geométrico central, e umplugue cujo eixo geométrico central coincide com a linha de passagem, ondeum lingote a ser furado e rolado é avançado ao mesmo tempo em que é gira-do espiralmente por uma rotação de acionamento dos rolos principais; o pare-lho do qual é caracterizado em cada disco de rolo estando disposto em umestado inclinado em um ângulo de inclinação fixo δ para a linha de passagem.
5. Aparelho de furação e rolamento para tubos sem emendas,de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a média deespessura Dwi do rolo de disco e um diâmetro externo d do lingote a serfurado e rolado repara a seguinte desigualdade (1):Dw-1/d>0,8......desigualdade (1)onde Dw1 e d são, respectivamente, uma espessura média do rolo de discoe um diâmetro externo do lingote a ser furado e rolado, ao mesmo tempo emque a espessura média do rolo de disco é a espessura média do corpo emforma de disco excluindo a parte de ranhura curva periférica.
6. Aparelho de furação e rolamento para tubos sem emendas,de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a dis-tância Ds entre as partes inferiores da ranhura periférica correspondente aodiâmetro menor do rolo de disco, uma largura Dw2 da parte de superfíciecurva na superfície periférica do rolo de disco, e um diâmetro externo d dolingote a ser furado e rolado, são selecionados de maneira a reparar as de-sigualdades (2) e (3) que se seguem:9<Ds/d < 16......desigualdade (2)Dw2/d > 0,8......desigualdade (3)onde Ds é uma distância entre as partes inferiores de ranhura periférica cor-respondente ao diâmetro menor do rolo de disco, Dw2 é uma largura da par-te de superfície curva na superfície periférica do rolo de disco, e d é um diâ-metro externo do lingote a ser furado e rolado.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B25A | Requested transfer of rights approved |
Owner name: NIPPON STEEL CORPORATION (JP) |
|
| B25D | Requested change of name of applicant approved |
Owner name: NIPPON STEEL AND SUMITOMO METAL CORPORATION (JP) |
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| B06T | Formal requirements before examination [chapter 6.20 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 02/07/2019, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. (CO) 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 02/07/2019, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |
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| B25D | Requested change of name of applicant approved |
Owner name: NIPPON STEEL CORPORATION (JP) |