CZ283112B6 - Způsob podélného válcování bezešvých trubek - Google Patents

Abstract

Při způsobu podélného válcování za použití vnitřního nástroje se použijí pouze dva za sebou následující válcovací průchody. Při prvním se provede redukce tloušťky stěny, odpovídající tloušťce stěny hotové trubky nebo nepatrně menší. V druhém válcovacím průchodu se redukuje oblast boků prvého válcovacího průchodu. Přitom se mezi oběma válcovacími průchody uplatní řízená tažná síla, která zmenšuje zvětšení obvodu trubky jejím protažením v podélné ose bez nebo pouze s nepatrným zmenšením tloušťky stěny.ŕ

Description

Vynález se tyká způsobu podélného válcování bezešvých ocelových trubek kontinuálním válcovacím postupem pomocí vnitřního nástroje na vícenásobné válcovací trati, přičemž válce za sebou následujících válcovacích stolic jsou vestavěny navzájem přesazené.

Dosavadní stav techniky

Ze známých válcovacích postupů pro výrobu bezešvých ocelových trubek se rozlišují příčné a podélné postupy. Zatímco u prvního způsobu nemusí byt tvar kalibru tvarujících válců přizpůsoben průřezu trubky, je u způsobu podélného válcování třeba v podstatě kulatý nebo uzavřený tvar kalibru.

U postupu podélného válcování s vnitrním nástrojem, o nějž se u předloženého vynálezu jedná, se rozlišuje opět mezi válcovacími zařízeními s jednou stolicí, jako například automatickými válcovacími stolicemi na výrobu trubek, a vícenásobnými válcovacími tratěmi, jako známými tratěmi pro kontinuální výrobu trubek s volně průchozí nebo řízené zasunovanou válcovací tyčí. U kontinuálních tratí je nevýhodný vysoký počet válcovacích stolic, které představují značný investiční faktor. Zatímco ještě před 20 lety bylo použití osmi válcovacích stolic obvyklé, v následujících letech se tento počet zmenšoval. Bylo navrženo (přednáška Palma, Tube 91, Chicago od 17. do 19. 6. 1991 New Trends in Seamless Tube Making), vytvořit válcovací tratě s pěti válcovacími stolicemi. Při této přednášce byly také zveřejněny návrhy snížit počet stolic na čtyři nebo tři stolice. Současně bylo tvrzeno, že je možno při méně než pěti válcovacích stolicích dosáhnout ještě jednoduchou délku trubky, a to přibližně 15 metrů. U válcovacích tratí spětí nebo více stolicemi jsou naproti tomu možné dvojnásobné délky trubek, u tenkostěnných trubek a trubek s normální tloušťkou stěny přibližně až 30 metrů. Pod trubkami s normální tloušťkou stěny rozumí odborník trubky s rozměry podle normy DIN 2448. Tenkostěnné trubky mají tloušťku stěny, která činí 90 % normální tloušťky stěny trubky.

Předpokladem však je, že děrovací šikmé válcovací zařízení dodává dostatečně dlouhé děrované trubkové předvalky. Moderní děrovací šikmé válcovací zařízení vyrábějí děrované trubkové předvalky o délce 12 metrů a více.

Z SU 1 560 340 je znám způsob podélného válcování bezešvých ocelových trubek kontinuálním válcovacím postupem pomocí vnitřního nástroje na vícenásobné válcovací trati, přičemž válce za sebou následujících válcovacích stolic jsou vestavěny navzájem přesazené, v každém ze za sebou následujících válcovacích průchodů se při otevřených bocích kalibrovacích válců v základně kalibrovacích válců provádí redukce tloušťky stěny, přičemž ve druhém válcovacím průchodu se v základně kalibrovacích válců druhého válcovacího průchodu redukuje boková oblast prvého válcovacího průchodu. Ani tento způsob však neřeší úkol stanovený tímto vynálezem.

Podstata vynálezu

Vychází-li se ze skutečnosti, že při menším počtu válcovacích stolic může byt docíleno značného snížení investic, spočívá úloha vynálezu ve stanovení postupu, u něhož se s pokud možno nejmenším počtem válcovacích stolic dosáhne dostatečně velkého protažení tak, aby bylo možno vyrábět trubky o dvojnásobné délce.

- 1 CZ 283112 B6

Tato úloha je podle vynálezu řešena způsobem podélného válcování bezešvých ocelových trubek kontinuálním válcovacím postupem pomocí vnitřního nástroje na vícenásobné válcovací trati, přičemž válce za sebou následujících válcovacích stolic jsou vestavěny navzájem přesazené, v každém ze za sebou následujících válcovacích průchodů se při otevřených bocích kalibrovacích válců v základně kalibrovacích válců provádí redukce tloušťky stěny, přičemž ve druhém válcovacím průchodu se v základně kalibrovacích válců druhého válcovacího průchodu redukuje boková oblast prvého válcovacího průchodu. Podle vynálezu se redukce tloušťky stěny provádí pouze ve dvou za sebou následujících válcovacích průchodech, přičemž v prvním průchodu se provádí redukce odpovídající tloušťce stěny hotové trubky nebo nepatrně menší ave druhém průchodu se provádí redukce na tloušťku stěny hotové trubky, přičemž současným vyvozením řízené tažné síly na trubku mezi oběma válcovacími průchody se zvětšení obvodu trubky, vyvolané rozšiřováním, zmenšuje protažením trubky v její podélné ose bez nebo pouze s nepatrným zmenšením tloušťky stěny.

Aby se dosáhly dvojnásobné délky trubek, tzn. až 30 m, je na kontinuální trati u děrovacích trubkových předvalků s délkou 12 m zapotřebí protažení v poměru 2,5:1. Toto řešení není u současných kalibrací se dvěma válcovacími stolicemi dosažitelné, protože taková, zpravidla uzavřená kalibrace, omezuje výběr tloušťky stěny v důsledku tzv. štěpení v bocích válců a navíc chybí dvě zakulacující stolice, běžné u vícenásobných válcovacích tratí, které dávají válcované trubce kulatý tvar. Dále je třeba vzít v úvahu, že při uzavřeném kalibrování je tloušťka stěny, vytvořená v základně kalibru první dvojice válců, v kalibrovacím přechodu druhé dvojice válců ještě nedefinovatelně ztenčena, protože skoro celé protažení ve druhé válcovací stolici vede k prodloužení trubky, zatímco pouze u nepatrné části dojde k rozšíření. Tímto prodloužením se také v podélném směru trubky protáhne stěna v kalibrovém přechodu druhé válcovací stolice a vytáhne se tak do tenká. Rovnoměrná tloušťka stěny po celém obvodu trubky se proto dosáhne pouze tehdy, vezme-li se v úvahu míra tažení stěny do tenká v druhé válcovací stolici již při tvorbě tloušťky stěny v první válcovací stolici.

Podle návrhu vynálezu se rovnoměrná tloušťka stěny dosáhne tak, že kalibr prvního válcovacího průchodu je poměrně hodně otevřen a v základně kalibruje umožněn vysoký ůběr tloušťky stěny. Tím může být v základně kalibru prvého válcovacího kalibru nastavena tloušťka stěny hotové trubky nebo alespoň blízká tloušťce stěny hotové trubky. Tím, že druhý kalibr je na kalibrovacích bocích otevřen natolik, že celkové nebo alespoň převážná část ztvarování se jako podélné protažení neprojeví, nýbrž přechází jako rozšíření do boků kalibru, je možno zabránit tomu, aby stěna na boku kalibru druhé dvojice válců nebyla tažena tenká. Vznikl by průměr trubky, který by měl tvar přibližně se podobající elipse, to znamená, že by nebyl vhodný pro vstup do následujícího agregátu pro konečné válcování. Aby se tomuto stavu zabránilo, navrhuje se podle dalšího výhodného řešení vynálezu nastavit mezi oběma stolicemi definovaný tah, tzn., že se počet otáček druhé válcovací stolice zvýší o takovou hodnotu, která je nutná k tomu, aby se trubka protáhla pouze tak daleko, až dolehne s nepatrnou mezerou na válcovací tyč. Jinými slovy se řízené tažné síly dosahuje větším počtem otáček druhé válcovací stolice oproti první válcovací stolici. Tímto způsobem řízené protažení vyvolává zmenšení obvodu trubky, ne však tloušťky stěny, takže trubka válcovaná tímto navrženým postupem má po celém obvodu rovnoměrnou tloušťku stěny.

U dalšího výhodného provedení je podle vynálezu po druhém válcovacím průchodu prováděno měření ovality válcované trubky a odchylka od jmenovité hodnoty se použije jako impulz pro řízení rozdílu otáček poháněčích motorů válců. Přitom se nabízí možnost pohánět jeden z poháněčích motorů jako řídicí motor s pevným počtem otáček, který slouží jako směrodatná veličina pro řiditelný pohon druhé válcovací stolice.

Vynález může být s výhodou použit v kontinuálních válcovnách jak s volně průchozí, tak také řízené najíždějící válcovací tyčí.

-2CZ 283112 B6

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení představujících možné dělení protažení mezi zařízení pro šikmé válcování, které je předřazené kontinuální dráze, a válcovací stolicí podle vynálezu, a znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 kalibraci prvního válcovacího průchodu, obr. 2 kalibraci druhého válcovacího průchodu a obr. 3 průřez trubky po opuštění druhého válcovacího průchodu.

Příklady provedení vynálezu

Vychází-li se z předvalku o průměru 177 mm a délce 3 460 mm zhotoví se děrovaný předvalek o průměru 183,7 mm, tloušťce stěny 13,25 mm a délce 12 000 mm. Protažení tedy činí přibližně 3,47:1.

Děrovaný trubkový předvalek o délce 12 000 mm se pak ve dvoustolicové válcovně podle vynálezu vyválcuje s protažením 2,48:1, takže průměr vystupující trubky 8 činí 164 mm při tloušťce stěny 5,70 mm. Délka vystupující trubky 8 činí přibližně 30 000 mm.

Na obr. 1 je znázorněna část horního válce 1 a vnitřní nástroj 2. U znázorněné válcovací stolice se jedná o válcovací stolici se dvěma válci 1, kde spodní válec 1 je vytvořen zrcadlově k hornímu válci 1. Kalibr 4 obou válců 1 je v oblasti kalibrovacích boků 5 otevřen, to znamená že poloměr R1 kalibru 4 v oblasti boků 5 je větší než poloměr R kalibru 4 v základně 6. Mezera 3 mezi vnitřním nástrojem 2 a válcem 1 v kalibrové základně 6 odpovídá přibližně tloušťce stěny hotové trubky 8, případně je nepatrně větší.

V oblasti kalibrovacích boků 5 je mezera 3 mezi vnitřním nástrojem 2 a kalibrem 4 následkem otevření kalibrovacích boků 5 větší, takže v této oblasti vznikne větší tloušťka stěny trubky 8 než v oblasti základny 6 kalibru 4.

Na obr. 2 je znázorněna kalibrace druhého válcovacího průchodu, přičemž poloha vestavby válců 1 musí být myšlena otočena o 90° vůči válcům 1 na obr. 1. Je možno seznat, že je v obou alternativách kalibrace na horní a dolní polovině výkresu provedeno zřetelné otevření boků 5 kalibru 4, zatímco v základně 6 kalibru 4 mezi vnitřním nástrojem 2 a válcem 1 je nastavena tloušťka stěny hotové trubky 8. Zřetelné otevření kalibru 4 v oblasti boků 5 způsobí, že se boková oblast 2 vystupující z prvého válcovacího průchodu (obr. 1) ztvaruje v základně 6 kalibru 4 druhého válcovacího průchodu a následkem bočního otevření kalibru 4 v oblasti boků 5 dochází k tečení materiálu, a to skoro výlučně do šířky, tedy ve směru obvodu trubky 8. Tím by se obvod trubky 8 zřetelně zvětšil tak, jak je seznatelné z obr. 2, čímž vzniká přibližně elipsa.

Aby se tomuto stavu zabránilo, protahuje se podle vynálezu trubka 8 mezi oběma kalibry 4 (obr. 1 a 2), a to tak, aby se trubka 8 popsaným způsobem oválně nerozšiřovala, nýbrž aby byl materiál, který má snahu přecházet do šířky, tažen do délky. Tímto způsobem se trubka 8 zkulatí a dolehne s nepatrnou vůlí na vnitřní nástroj 2 tak, jak je patrno z obr. 3, aniž by se tloušťka stěny hotové trubky 8 stanovené v základně 6 kalibru 4 vytahovala po prvním válcovacím průchodu do tenká. Je přípustné pouze nepatrné ztenčení tloušťky stěny hotové trubky 8 ze základny 6 prvního válcovacího průchodu (obr. 1), to znamená, že tloušťka stěny hotové trubky 8 v prvním průchodu může byt zvolena nepatrně větší, aby se po nepatrném protahovacím tahu dosáhla v základně 6 druhého průchodu tloušťka stěny hotové trubky 8.

-3CZ 283112 B6

Tohoto požadovaného tvaru se dosáhne řízením tahové síly, a to regulací rozdílu otáček poháněčích motorů válců 1 obou stolic, tzn. že ve směru válcování druhá válcovací stolice běží oproti první válcovací stolici s nepatrným zvýšením otáček.

Bylo zjištěno, že tímto způsobem se umožní osadit kontinuální dráhu pouze dvěma válcovacími stolicemi, vhodnou také pro vysoká protahování až 2,5:1 a vyrobit přitom trubku 8 s dobrou kulatostí.

Claims (3)

1. Způsob podélného válcování bezešvých ocelových trubek kontinuálním válcovacím postupem pomocí vnitřního nástroje na vícenásobné válcovací trati, s válci za sebou následujících válcovacích stolic vestavěnými navzájem přesazené, při kterém se v každém ze za sebou následujících válcovacích průchodů, při otevřených bocích kalibrovacích válců v základně kalibrovacích válců, provádí redukce tloušťky stěny trubky, přičemž ve druhém válcovacím průchodu se v základně kalibrovacích válců druhého válcovacího průchodu redukuje boková oblast trubky z prvého válcovacího, průchodu, vyznačující se tím, že redukce tloušťky stěny trubky (8) se provádí pouze ve dvou za sebou následujících válcovacích průchodech, přičemž v prvním průchodu se provádí redukce odpovídající tloušťce stěny hotové trubky (8) nebo nepatrně menší ave druhém průchodu se provádí redukce na tloušťku stěny hotové trubky (8), přičemž současným vyvozením řízené tažné síly na trubku (8) mezi oběma válcovacími průchody se zvětšení obvodu trubky (8), vyvolané rozšiřováním, zmenšuje protažením trubky (8) v její podélné ose bez nebo pouze s nepatrným zmenšením tloušťky stěny trubky (8).

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že řízené tažné síly se dosahuje větším počtem otáček druhé válcovací stolice oproti první válcovací stolici.

3. Způsob podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se měří ovalita válcované trubky (8) po druhém válcovacím průchodu a odchylka od požadované hodnoty se používá jako impulz pro řízení rozdílu otáček poháněčích motorů válců (1) obou válcovacích stolic.