EA018319B1

EA018319B1 - Способ изготовления бесшовных труб на сортовом трехвалковом стане

Info

Publication number: EA018319B1
Application number: EA201100924A
Authority: EA
Inventors: Рольф Кюммерлинг; Манфред Беллманн; Винфрид Браун; Хиденори Кинугаса; Сасаки Кенити
Original assignee: Ф Унд М Дойчланд Гмбх; Сумитомо Метал Индастриз, Лтд.
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2013-07-30
Also published as: EA201100924A1; KR20110102443A; TN2011000273A1; DE102008061141A1; PL2358485T3; ZA201104275B; BRPI0922639A8; DE102008061141B4; HRP20120985T1; BRPI0922639B1; CN102245321B; JP2012510902A; CA2745586A1; EP2358485B1; BRPI0922639A2; US20120125068A1; JP5679981B2; UA100933C2; EP2358485A2; WO2010066230A3

Abstract

Изобретение относится к способу изготовления бесшовных труб из металла, в частности из стали, при котором предварительно изготовленная горячая гильза на сортовом трехвалковом стане растягивается на оправке в трубную заготовку и перед входом в сортовой стан посредством предвключенной клетки подвергается выравнивающей диаметр операции прокатки. При этом предусмотрено, что валки предвключенной клети наезжают и подъезжают в такой же степени, что и деформирующие клети сортового стана, причем радиус основания калибра валков предвключенной клети проходит по углу 60°, а за ним следует радиус боковой стороны с тангенциальным переходом, рассчитанный так, что даже при максимальной подаче валков в зоне боковой стороны почти не происходит уменьшения наибольшего ожидаемого диаметра гильзы.

Description

Изобретение относится к способу изготовления бесшовных труб на сортовом трехвалковом стане в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы.

Родовой способ описан в §1аЫгойг НаийЬисй (Уи1каи-Уег1ад, Еххсп. 12. АиПадс 1995, стр. 107-111).

Сортовые станы, работающие, например, по принципу непрерывной прокатки труб, используются для изготовления бесшовных труб. Их задача заключается в том, чтобы предварительно изготовленную посредством поперечно-винтовой прокатки горячую гильзу растянуть в трубную заготовку. Затем эта трубная заготовка обжимается до нужного окончательного размера на редукционно-растяжном стане.

В принципе, сортовые станы существуют в двух вариантах: с двумя или тремя валками на клеть. Число клетей колеблется при этом обычно между 4 и 8.

Известно, что сортовые станы очень восприимчивы к колебаниям толщины стенок и диаметра входящей гильзы. Однако таких колебаний не всегда можно избежать в процессе поперечно-винтовой прокатки, в течение которого обычно изготавливается гильза.

В частности, станы поперечно-винтовой прокатки с дисковой проводкой в качестве направляющего средства изготавливают гильзы, диаметры которых в головной и нижней зонах отличаются от филейной части. В процессе сортовой прокатки такие отклонения могут привести к незаполнению калибра, уменьшению толщины стенок вплоть до возникновения отверстий и переполнения калибра.

Чтобы минимизировать такие дефекты, известно предвключение процессу сортовой прокатки гильзообжимной клети. В сортовом двухвалковом стане такая клеть содержит четыре валка, а в трехвалковом - три валка.

Недостаток известных гильзообжимных клетей в том, что условия прокатки в сортовом стане изменяются при разных диаметрах гильзы.

Из этого следует, что для сортового стана возникают разные входные условия при деформации (входной зазор между гильзой и оправкой, уменьшение наружного диаметра в первой клети), что, в свою очередь, может иметь негативные последствия для качества трубы.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является установление для сортового трехвалкового стана калибровки и технологического режима гильзообжимной клети так, чтобы даже при разных диаметрах гильзы возникали почти одинаковые условия прокатки для деформации на сортовом стане.

При этом необходимо максимально компенсировать отклонения диаметра гильзы или от гильзы к гильзе для прокатки на сортовом стане и в то же время предотвратить незаполнение или переполнение калибра.

Эта задача решается в соответствии с ограничительной частью в сочетании с отличительными признаками п. 1 формулы. Предпочтительные варианты являются объектом зависимых пунктов.

Согласно изобретению для решения этой задачи применяется способ, при котором валки предвключенной клети наезжают и подъезжают в такой же степени, что и деформирующие клети сортового стана, причем радиус основания калибра валков предвключенной клети проходит по углу 60°, а за ним следует радиус боковой стороны с тангенциальным переходом, рассчитанный так, что даже при максимальной подаче валков в зоне боковой стороны почти не происходит уменьшения наибольшего ожидаемого диаметра гильзы.

Большое преимущество изобретения состоит в том, что благодаря предложенному способу и соответствующей калибровке можно, с одной стороны, заметно уменьшить диапазон колебаний диаметра входящей в сортовой стан гильзы, а, с другой стороны, благодаря предложенной калибровке можно также при разных диаметрах гильзы установить почти одинаковые условия сортовой прокатки, что выражается в намного более равномерном качестве геометрии трубы.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения установка предвключенной клети в соответствии с установкой первой клети сортового стана настраивается так, что средний зазор относительно оправки для диапазона установки первой клети остается постоянным по своей абсолютной величине.

Постоянный зазор оправки на выходе гильзообжимной клети приводит к равномерным условиям деформации при прокатке и, тем самым, к заметно лучшему качеству трубы.

Согласно другому предпочтительному признаку изобретения все клети сортового стана при данном диаметре оправки для достижения нужной толщины стенок за ним могут устанавливаться на одинаковое значение, причем это значение соответствует также настройке предвключенной клети.

Для этого в противоположность постоянному входному зазору не требуется сложного расчета для изменения установки. Это имеет то дополнительное преимущество, что в сортовом стане не может происходить переполнения или незаполнения калибра, т.е. входные условия по отношению к наружному диаметру для прокатки на сортовом стане почти постоянные.

Согласно другим предпочтительным признакам изобретения установка предвключенной клети по своей абсолютной величине соответствует только установке первой клети сортового стана. Взаимодействие гильзообжимной клети и последующей первой рабочей клети является решающим для качества процесса прокатки. Однако в качестве альтернативы возможно также, чтобы установка предвключенной

- 1 018319 клети соответствовала установке первой клети сортового стана по своей относительной величине.

Установка по своей относительной величине имеет то преимущество, что помимо почти постоянных входных условий для сортового стана учитывается также износ (компенсация износа), благодаря чему повышается срок службы оборудования.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения радиус основания калибра имеет эксцентриситет, рассчитанный так, что он при максимальном наезде предвключенной клети уменьшается до нуля.

При этом предпочтительно, что возникающая, таким образом, поверхность контактирования валокпрокатываемый материал положительно влияет на износ валков на зазоре между буртами. Кроме того, это имеет тот положительный эффект, что уменьшаются дефекты наружной поверхности, например полосы от калибра.

Краткое описание чертежей

Другие признаки, преимущества и подробности изобретения приведены в нижеследующем описании примера его осуществления, изображенном на чертеже. На единственной фигуре представлена и ниже более подробно описана предложенная калибровка предвключенной гильзообжимной клети.

Осуществление изобретения

Обжимные клети в уровне техники калибруются обычно овальными. Для этого определяется радиус А основания калибра, который, постоянно увеличиваясь, переходит в радиус В боковой стороны калибра.

В противоположность этому, согласно изобретению предложена круглая калибровка, при которой радиус К1 основания на угловой длине в 60° тангенциально переходит в радиус боковой стороны, рабочий диапазон которого на каждую боковую сторону составляет 30° (фиг. 1а). Кроме того, на фиг. 1а показаны ось 1 валка, контур 2 калибра, эксцентриситет 3 радиуса К.1 основания калибра, радиус К1 (4) основания калибра и радиус К2 (5) боковой стороны калибра.

Преимущество такой калибровки в том, что за счет нее можно вполовину уменьшить колебание выходящего из гильзообжимной клети диаметра гильзы по сравнению с овальной калибровкой.

На следующем примере это поясняется более подробно. При этом для расстояния от оси валка до основания калибра используется величина ΒΙ, а для расстояния от оси валка до боковой стороны калибра - величина ΑΙ.

Изготовленные на стане поперечно-винтовой прокатки гильзы имеют, как правило, допуск на наружный диаметр, например 2,5%.

Гильзообжимная клеть должна размещать в зазоре между буртами валка максимальный диаметр гильзы χ0,99-1,00 (2χΑΙ). Диаметр середины валка (2χΒΙ) должен соответствовать минимальному диа метру гильзы χ0,99-1,00.

Оба метода калибровки приводят к следующим результатам.

Овальная калибровка

Радиус с ΒΙ на середине калибра и непрерывным возрастанием до ΑΙ в зазоре между буртами. Средний диаметр калибра составляет 2χ(ΒΙ+(ΑΙ - ΒΙ)/2).

Круглая калибровка

Радиус с ΒΙ на середине калибра на угловой длине 60° (±30°) и непрерывным возрастанием до ΑΙ в зазоре между буртами (по 30°). Средний диаметр калибра составляет в хорошем приближении 2χ(ΒΙ + (ΑΙ - ΒΙ)/4).

Пример

Диаметр гильзы максимальный

Диаметр гильзы в середине

Диаметр гильзы минимальный

Входной допуск максимальный Овальная калибровка

ΑΙ = 1,00 ^х диаметр гильзы макс./2

ΒΙ = 1,00 х диаметр гильзы мин./2

Диаметр после гильзообжимной клети мин. = 2 χ ΒΙ

102,50 мм

100,00 мм

97,50 мм

5,00 мм

51,25 мм

48,75 мм

97,50 мм

Диаметр после гильзообжимной клети макс. 2 χ (48,75 + (51,25 - 48,75)/2 100,00 мм

Таким образом, гильза диаметром >100 мм покидает гильзообжимную клеть с диаметром 100 мм. Меньший диаметр сохраняет свою величину. Выходной допуск максимум 2,5%.

- 2 018319

Круглая калибровка

ΑΙ = 1,00 х диаметр гильзы макс. 51, 25 мм

ΒΙ = диаметр гильзы мин./2 48,75 мм

Диаметр после гильзообжимной клети мин. = 2 χ ΒΙ 97,50 мм

Диаметр после гильзообжимной клети макс. 2 х (48,75 + (51,25 - 48,75)/4 98,75 мм

Таким образом, гильза диаметром >98,75 мм покидает гильзообжимную клеть с диаметром 98,75 мм. Меньший диаметр сохраняет свою величину.

Выходной допуск максимум 1,25% (по отношению к номинальному диаметру гильзы).

С овальной калибровкой достигается улучшение допуска с 5 до 2,5% (50%), а с круглой - улучшение с 5 до 1,25% (75%).

На той же оправке при прокатке достигаются разные толщины стенок. Для этого рабочие клети должны наезжать и подъезжать. Этому наезду и подъезду должна приблизительно следовать гильзообжимная клеть, поскольку только таким образом взаимодействие с рабочими клетями остается приблизительно одинаковым.

На фиг. 1Ь изображены гильзообжимная клеть (слева) и первая клеть сортового стана (справа), с и с' соответствуют номинальному положению гильзообжимной клети и первой клети сортового трехвалкового стана, причем с' является мерой раскрытия калибра гильзообжимной клети, а с - мерой раскрытия калибра сортового стана при номинальной установке.

а и а' обозначают положительное изменение установки (наезд) сортового стана и гильзообжимной клети.

Ь и Ь' обозначают отрицательное изменение установки (подъезд) сортового стана и гильзообжимной клети.

Расчет абсолютно одинаков:

Путь перемещения (положительный = наезд, отрицательный = подъезд) первой клети сортового стана и гильзообжимной клети по своему значению абсолютно одинаков (а'=а, Ь'=Ь).

относительно одинаков:

Путь перемещения (положительный = наезд, отрицательный = подъезд) гильзообжимной клети относительно первой клети сортового стана относительно одинаков, т.е. это - функция от номинального положения (с, с') и пути перемещения первой клети (а, Ь).

абсолютно одинаков:

Ь > а а’ = а

Ь’ = Ь или относительно одинаков:

а + с а’ + с’ или с с’ а + с а’ =-------с’-с’ с

с -Ь

Ь’ =-------с’-с’ с

Например, с = 100 мм, а = 1 мм, с' = 88 мм

Перечень ссылочных позиций

- ось валка

- контур калибра

- эксцентриситет

- радиус К.1 основания калибра

- 3 018319

- радиус К2 боковой стороны калибра a, а' - относительное изменение установки (положительное) гильзообжимной и первой клетей b, Ь' - относительное изменение установки (отрицательное) гильзообжимной и первой клетей c, с' - номинальное положение гильзообжимной и первой клетей

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ изготовления бесшовных труб из металла, в частности из стали, при котором предварительно изготовленную горячую гильзу на сортовом трехвалковом стане растягивают на оправке в трубную заготовку и гильзу перед входом в сортовой стан в предвключенной клети подвергают выравнивающей диаметр операции прокатки, отличающийся тем, что валки предвключенной клети наезжают и подъезжают в такой же степени, что и деформирующие клети сортового стана, причем радиус основания калибра валков предвключенной клети проходит по углу 60°, а за ним следует радиус боковой стороны с тангенциальным переходом, рассчитанный из условия, что даже при максимальной подаче валков в зоне боковой стороны почти не происходит уменьшения наибольшего ожидаемого диаметра гильзы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что все клети сортового стана устанавливают за ним при данном комплекте оправок для достижения нужной толщины стенок на одинаковое значение, причем это значение соответствует также настройке предвключенной клети.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что установка предвключенной клети соответствует установке первой клети сортового стана по своей абсолютной величине.
4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что установка предвключенной клети соответствует установке первой клети сортового стана по своей относительной величине.
5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что установку предвключенной клети в соответствии с установкой первой клети сортового стана настраивают с учетом, что средний зазор относительно оправки для диапазона установки первой клети остается постоянным по своей абсолютной величине.
6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что радиус основания калибра имеет эксцентриситет, рассчитанный из условия, что он при максимальном наезде предвключенной клети уменьшается до нуля.