BRPI0913598B1

BRPI0913598B1 - Trem de laminação do tipo expansor giratório para corpos tubulares e método para usinar um corpo tubular

Info

Publication number: BRPI0913598B1
Application number: BRPI0913598-7A
Authority: BR
Inventors: Cernuschi Ettore; Marini Fabrizio
Original assignee: Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A.
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2020-09-29
Also published as: ITMI20081012A1; RU2516113C2; US20110154876A1; WO2009147087A1; CN102046305A; BRPI0913598A2; MX2010013240A; CN102046305B; RU2010154152A; EP2318158B1; EP2318158A1; US8800334B2

Abstract

MOINHO DE LAMINAÇÃO DO TIPO DE EXPANSOR DE ROTAÇÃO PARA CORPOS TUBULARES COM SISTEMA DE ESTABILIZAÇÃO EM PONTEIRA. A presente invenção se refere a um moinho de laminação de tipo de expansor de rotação para corpos tubulares sistema de estabilização em ponteira, compreendendo: - primeiros laminadores de trabalho (1, 2) proporcionados com eixos geométricos de rotação dispostos inclinados por um primeiro ângulo (Beta) com respeito para o eixo geométrico de laminação, e colocados em alturas determinadas (H1, H2) diametralmente opostas para o eixo geométrico de laminação; - uma ponteira (3) montada sobre um feixe (4), referido corpo tubular (14) sendo empurrado de maneira a rotacionar entre referidos primeiros laminadores (1, 2) e referida ponteira (3), e submetido para uma deformação para aumento do perímetro. Em concordância com a presente invenção, referido moinho de laminação compreende um sistema de estabilização em ponteira colocado atrás da ponteira (3), em torno do feixe (4), e integrado no moinho de laminação.

Description

CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um trem de laminação do tipo expansor giratório, para corpos tubulares, com um sistema de estabilização de ponta.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] O trem de laminação do tipo expansor giratório (simplesmente denominado "expansor" no estado da técnica) é um trem de laminação a quente para corpos tubulares sem costura do tipo obliquo, no qual o corpo tubular é laminado entre dois laminadores de trabalho motorizados e uma ponta.

[003] Os eixos geométricos de laminação dos dois laminadores são dispostos inclinados com respeito ao eixo geométrico de laminação por um ângulo β de cerca de 60°. O plano horizontal contendo o eixo geométrico do primeiro laminador é disposto em uma altura Hl sobre o plano horizontal passando através dos eixos geométricos de laminação, enquanto o eixo geométrico do segundo laminador está em um plano sobre o plano horizontal passando através do eixo geométrico de laminação em uma distância H2. Em algumas modalidades, as distâncias Hl e H2 são idênticas, enquanto que, em outras modalidades, estas distâncias Hl e H2 são ligeiramente diferentes.

[004] Os laminadores são exteriores ao corpo tubular (aqui posteriormente simplesmente denominado "tubo") e empurram o mesmo de maneira a girar em cima da ponta, que está, ao invés disso, no interior do tubo, com uma resultante movimentação para frente do tipo helicoidal, de maneira que o tubo é submetido a um processo de deformação quando o mesmo avança entre os dois laminadores e a ponta.

[005] Especificamente, a espessura do tubo adentrando o trem de laminação, é gradualmente reduzida durante a movimentação para frente de tubo entre o laminador e a ponta, de maneira que o perimetro do tubo aumenta sem aumento substancial do comprimento do tubo entre a entrada e a saida de trem de laminação.

[006] A movimentação para frente helicoidal é determinada pela presença simultânea de ângulo β e de distâncias Hl e H2 entre os dois eixos geométricos de laminador.

[007] A ponta é montada sobre uma viga, que é normalmente suportado por dispositivos apropriados do tipo de guia de triade, colocados na lateral de saida da máquina, comumente utilizada sobre moinhos de laminação de perfuração, que são gradualmente abertos na medida em que o corpo tubular avança. O diâmetro da ponta tem que ser menor do que o diâmetro interno do tubo na saida de trem de laminação, e por consequência, sua estabilidade não é assegurada per se, devido ao fato de que a mesma pode oscilar no interior do tubo quando o mesmo avança.

[008] Mais especificamente, enquanto a ponta é horizontalmente suportada pela ação dos dois laminadores e pelo material laminado, sobre o plano vertical a mesma é livre para se movimentar dentro da folga existente entre a ponta e o diâmetro interno do tubo expandido.

[009] O tubo expandido é verticalmente suportado por intermédio de dispositivos comumente conhecidos, configurados fixados, denominados "lineares" no estado da técnica, que podem ser possivelmente substituídos por laminadores inativos que, entretanto, podem somente conter o tubo e não a ponta na zona de deformação.

[010] Na zona de saida, o tubo pode ser suportado e contido na posição aberta pelas guias de triada, e possivelmente por partes de um canal que pode ser fixado ou ajustável em altura.

[011] Algumas zonas avançadas do tubo sendo usinado podem ser identificadas na área de contato entre a ponta e os laminadores de trabalho (ver a Figura 4): Zona A: o tubo entra em contato com os laminadores em uma zona de convergência e o mesmo é gradualmente ovalizado; Zona B: o tubo atinge o ponto de distância minima, denominado "esboço"; Zona C: a zona de divergência é adentrada e o tubo está aqui em contato com ponta e laminadores, e sua espessura é gradualmente reduzida, com um consequente aumento de diâmetro; Zona D: a ponta e perfis de laminador são paralelos e o tubo é amolecido dentre estes; nesta zona, a ovalização é gradualmente reduzida (o eixo geométrico o mais longo da oval é aproximadamente vertical); Zona E: nesta zona, o tubo expandido é destacado a partir da ponta e deveria recuperar completamente a ovalização residual, por consequência, se tornando redondo novamente.

[012] Eventualmente, principalmente devido ao fato de que a ponta não é adequadamente suportada sobre o plano vertical, o efeito da zona de amolecimento D não é completamente efetivo em eliminar as irregulares helicoidais da espessura de tubo expandido (irregularidades residuais permanecem sobre o perfil de tubo, por exemplo, triângulos progressivos, configurações em hélice ou configurações de dente de serra podem ser observadas), devido ao fato de que a ponta é livre para oscilar sobre um plano que é tanto substancialmente vertical, quanto que se diverge ligeiramente a partir da vertical, considerando a presença de variações de alturas Hl e H2 dos eixos geométricos de laminador.

[013] Um efeito negativo de rotundidade imperfeita na seção expandida do tubo deixando o trem de laminação é, por consequência, determinado na saida de zona E, por intermédio do que a seção é também ovalizada e a configuração de tubo não é perfeitamente retilínea.

[014] Uma tentativa para solucionar estes problemas que inclui a instalação de uma segunda máquina, separada do trem de laminação anteriormente descrito, é conhecida, na qual o tubo é passado novamente entre dois laminadores e uma ponta, com um efeito de acabamento. Eventualmente, este sistema de tipo conhecido é muito pesado e muito dispendioso, devido ao fato de que estas máquinas são, em todos os casos grandes, em tamanho.

SUMÁRIO DA PRESENTE INVENÇÃO

[015] É um objetivo da presente invenção o de proporcionar um trem de laminação do tipo expansor giratório para corpos tubulares de maneira a solucionar os problemas anteriormente mencionados.

[016] Um objetivo adicional é o de implementar um método de usinagem de um corpo tubular utilizando referido trem de laminação. A presente invenção, por consequência, intenciona alcançar os objetivos anteriormente mencionados por provisão de um trem de laminação do tipo expansor giratório, para corpos tubulares compreendendo: primeiros laminadores de trabalho, proporcionados com eixos geométricos de rotação dispostos inclinados por um primeiro ângulo β com respeito ao eixo geométrico de laminação, e colocados em alturas determinadas Hl, H2 diametralmente opostas aos eixos geométricos de laminação; uma ponta montada sobre uma viga, referido corpo tubular sendo empurrado de maneira a girar entre referidos primeiros laminadores e referida ponta, e submetido a uma deformação para aumento do perímetro; um sistema de estabilização de ponta colocado atrás da ponta, em torno da viga, e integrado no trem de laminação.

[017] Um método de usinagem de um corpo tubular que utiliza referido trem de laminação é também o objetivo da presente invenção. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PRESENTE INVENÇÃO

[018] Características e vantagens adicionais da presente invenção serão mais aparentes à luz da descrição detalhada de uma modalidade preferida, mas não exclusiva, de um trem de laminação ilustrado por intermédio de um exemplo não limitativo, com o auxílio dos desenhos, nos quais: A Figura 1 mostra uma vista lateral do trem de laminação em concordância com a presente invenção, tomada ao longo de uma seção intermediária I-I; A Figura la mostra uma ampliação da área no retângulo delineado na Figura 1, compreendendo o laminador 7, com zonas F, G, H em destaque; A Figura 2 mostra uma vista plana do trem de laminação em concordância com a presente invenção, tomada ao longo de uma seção intermediária II-II; A Figura 3 mostra uma seção longitudinal intermediária da ponta 3 com a viga 4; A Figura 4 mostra uma seção intermediária ampliada da área na Figura 1 compreendendo ponta 3, com zonas de A até E em destaque, com dois detalhes de seção III e IV sendo dispostas pela lateral; e A Figura 5 mostra duas seções intermediárias V-V e VI-VI, respectivamente, para ampliar a área da Figura 1 compreendendo a ponta 3.

[019] Os mesmos numerais e letras de referência nas Figuras se referem aos mesmos elementos ou aos mesmos componentes.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE PREFERIDA DA PRESENTE INVENÇÃO

[020] Com referência às Figuras, um trem de laminação que foi apropriadamente modificado por introdução de um sistema de estabilização de ponta é descrito em concordância com a presente invenção.

[021] Os numerais 1 e 2 indicam dois laminadores de trabalho com respectivo sistema de motorização para sua rotação, substancialmente conhecido como previamente descrito.

[022] O numeral 3 indica uma ponta em cone substancialmente truncada, colocada de uma maneira conhecida, como previamente descrito, montada em uma viga 4, por sua vez suportada em posição por intermédio de dispositivos conhecidos, por exemplo, guias de triade, não mostradas nas Figuras.

[023] Os numerais 5 e 6 indicam dispositivos conhecidos denominados "lineares" como previamente descritos, colocados perpendicularmente às posições de laminadores 1 e 2, para suporte do tubo 14. Os lineares podem ser possivelmente substituídos por laminadores inativos, a substituição pode ser parcial (somente um linear substituído por um laminador) ou total (ambos os lineares substituídos por laminadores).

[024] O tubo 14 se movimenta na direção da flecha mostrada nas Figuras.

[025] Em concordância com a presente invenção, um sistema para estabilização da ponta 3 é proporcionado, colocado atrás do último, em torno da viga 4, e integrado no trem de laminação.

[026] No exemplo não limitativo aqui descrito com referência às Figuras, o sistema de estabilização compreende dois laminadores 7, 8, tendo um perfil determinado, descrito aqui posteriormente, que enqata o tubo de seção expandida na saida de trem de laminação, em posições que são diametricamente opostas ao tubo.

[027] O efeito da pressão de laminador é o de ovalizar o tubo e empurrar o mesmo em contato com um elemento denominado "anel de estabilização" (16), colocado atrás da parte de cone truncada da ponta 3. O anel de estabilização essencialmente compreende uma parte cilíndrica que pode ser tanto uma parte da ponta 3 em si mesma como extensão da parte de cone truncado da mesma, ou quanto um componente separado disposto sobre a viga 4.

[028] Os laminadores 7 e 8 são girados por intermédio de respectivos sistemas de motorização 9 e 10, e são suportados na posição ajustável por sistemas, tais como cápsulas hidráulicas, mostradas na Figura por números 11 e 12, ou camisas, não mostradas, que empurram sobre respectivas placas 13 e 15 sobre as quais os laminadores 7 e 8 são articulados.

[029] As cápsulas hidráulicas, as camisas e as placas podem ser feitas de uma maneira conhecida.

[030] Os laminadores 7 e 8 são inclinados por um ângulo y (Figura 2) com respeito a um eixo geométrico em referida direção aproximadamente vertical. O ângulo y pode ser ajustado por intermédio de sistemas, tais como cilindros hidráulicos 17 e/ou camisas 18, controlados em uma maneira de per se conhecida. O ângulo y não é muito grande, entretanto, da ordem de 2°-8°, por exemplo. A movimentação dos laminadores 7 e 8 é de maneira tal a completar o avanço para frente do tubo sendo usinado, especialmente no final da operação de laminação, isto é, quando a ponta do tubo deixa os laminadores de trabalho; o tubo avança com uma movimentação do tipo helicoidal.

[031] Em possíveis variações das modalidades de laminador, os laminadores podem ser mais do que dois, por exemplo, 3 ou 4 com dificuldades de construção práticas crescentes.

[032] O sistema de estabilização apropriadamente conectado à viga 4 possibilita prevenir que a viga 4 e, por consequência, a ponta 3, sofreram flutuação na direção aproximadamente vertical, isto é, aproximadamente ortogonal aos eixos geométricos de laminadores 1 e 2.

[033] O resultado obtido é a introdução de uma ovalização adicional do tubo que compensa aquela residual da usinagem anteriormente descrita. Na saida do sistema de estabilização, a seção de tubo é circular e mais reta.

[034] A configuração dos laminadores de estabilização é de maneira tal a formar três zonas (Figura la): uma primeira zona de conversão F para gerar a ovalização adicional sobre o tubo 14; uma segunda zona G de maneira a obter um diâmetro constante de tubo 14: o comprimento desta zona depende do número de laminadores, de maneira que um ponto sobre a superfície do tubo é tocado por todos os laminadores antes de existência desta zona G; no caso de dois laminadores 7 θ gf este comprimento é mais longo do que V2 passo helicoidal do tubo em avanço para frente; a superfície externa dos laminadores 7 e 8 tem um perfil hiperbólico nesta zona (G); e uma terceira zona de divergência H para recuperação da rotundidade de tubo 14.

[035] A segunda zona G também possibilita adicionalmente suavizar a superfície do tubo 14 entre o anel de estabilização 16 e os laminadores de estabilização, por consequência, recuperando as imperfeições anteriormente descritas.

Claims

1. Trem de laminação do tipo expansor giratório para corpos tubulares, compreendendo: primeiros laminadores de trabalho (1, 2) proporcionados com eixos geométricos de rotação dispostos inclinados por um primeiro ângulo (β) com respeito ao eixo geométrico de laminação, e colocados em alturas determinadas (Hl, H2) diametralmente opostas ao eixo geométrico de laminação; uma ponta (3) montada sobre uma viga (4), o corpo tubular (14) sendo empurrado de maneira a girar entre os primeiros laminadores (1, 2) e a ponta (3), e submetido a uma deformação para aumento do perímetro; caracterizado pelo fato de que o trem de laminação compreende um sistema de estabilização de ponta colocado atrás da ponta (3), em torno da viga (4), e integrado no trem de laminação; o sistema de estabilização de ponta compreendendo: um anel de estabilização cilíndrico (16), colocado atrás da ponta (3), dentro do corpo tubular (14); elementos (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15) para exercer uma pressão sobre a superfície externa do corpo tubular (14) contra o anel de estabilização (16) em uma direção essencialmente ortogonal aos primeiros laminadores de trabalho (1, 2) .

2. Trem de laminação do tipo expansor giratório, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos para exercer uma pressão compreendem laminadores adicionais (7, 8), que engatam o tubo (14) no anel de estabilização (16), de maneira a empurrar o tubo (14) em contato com o anel de estabilização (16) .

3. Trem de laminação do tipo expansor giratório, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o anel de estabilização (16) compreende uma parte cilíndrica, que é tanto parte da ponta (3) em si como uma extensão da parte de cone truncado da mesma quanto um componente separado colocado sobre a viga (4) .

4. Trem de laminação do tipo expansor giratório, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os elementos para exercer uma pressão adicionalmente compreendem sistemas de empurrar (11, 12) para os laminadores adicionais (7, 8) adaptados para girar por meio de sistemas de motorização (9, 10).

5. Trem de laminação do tipo expansor giratório, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os sistemas de empurrar (11, 12) compreendem cápsulas ou camisas.

6. Trem de laminação do tipo expansor giratório, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os laminadores adicionais (7, 8) são inclinados por um segundo ângulo (y) com respeito a um eixo geométrico perpendicular aos eixos geométricos dos primeiros laminadores de trabalho (1, 2), o segundo ângulo (Y) sendo ajustável.

7. Trem de laminação do tipo expansor giratório, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os laminadores adicionais (7, 8) têm um formato que forma três zonas: uma primeira zona de conversão (F) para gerar uma ovalização adicional sobre o corpo tubular (14); uma segunda zona (G) de maneira a obter um diâmetro constante do corpo tubular (14); uma terceira zona divergente (H) para recuperar a rotundidade do corpo tubular (14).

8. Trem de laminação do tipo expansor giratório, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o comprimento da segunda zona (G) depende do número de laminadores adicionais, de maneira que um ponto sobre a superfície do corpo tubular é tocado por todos os laminadores antes de sair da segunda zona (G) , a superfície externa dos laminadores adicionais tendo um perfil hiperbólico na segunda zona (G).

9. Método para usinar um corpo tubular, caracterizado pelo fato de o método utilizar um trem de laminação do tipo expansor giratório, do tipo definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.