ES2263093T3 - Tren de laminacion para la fabricacion de un tubo sin costura. - Google Patents
Tren de laminacion para la fabricacion de un tubo sin costura.Info
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Abstract
Tren de laminación para la fabricación de un tubo sin costura (1), especialmente de un tubo de acero, que presenta: una pluralidad de cilindros (2), que laminan la periferia exterior del tubo (1) o bien del producto semiacabado (3) del tubo (1), y una herramienta interior (4) en forma de mandril, que está dispuesta coaxialmente al tubo (1) o bien al producto semiacabado (3) del tubo (1), siendo definido un intersticio de laminación entre los cilindros (2) y la herramienta interior (4) y los cilindros (2) y la herramienta interior (4) son adecuados para la perforación secuencial del producto semiacabado (3) del tubo (1) y para el alargamiento del tubo (1), presentando la herramienta interior (4) en una zona extrema axial (9) un sección de perforación (10) para la perforación del producto semiacabado (3) del tubo (1) así como una sección cilíndrica (11), adyacente a la sección de perforación (10) para la colaboración con la sección (13) configurada cilíndrica para el alargamiento del tubo (1), caracterizado porque los cilindros (2) presentan en las dos zonas extremas axiales (5, 6) en cada caso al menos una sección (7, 8), que está configurada parta el agarre y transporte del tubo (1) o bien del producto semiacabado (3) del tubo (1), porque entre las dos secciones (7, 8) de los cilindros, que están previstas en las zonas extremas axiales (5, 6), está dispuesta una sección (13) configurada de forma cilíndrica, y en el que las secciones (7, 8) para el agarre y transporte y la sección (13), que está configurada de forma cilíndrica están dispuestas de tal manera entre sí que tanto la perforación como también el alargamiento del tubo (1) o bien del producto semiacabado (3) del tubo (1) se llevan a cabo en una disposición del eje del cilindro (2) en paralelo al eje del tubo (1) o bien del producto semiacabado (3) del tubo (1).
Description
Tren de laminación para la fabricación de un
tubo sin costura.
La invención se refiere a un tren de laminación
para la fabricación de un tubo sin costura, especialmente de un
tubo de acero, que presenta una pluralidad de cilindros, que laminan
la periferia exterior del tubo o bien del producto semiacabado del
tubo, y una herramienta interior en forma de mandril, que está
dispuesta coaxialmente al tubo o bien al producto semiacabado del
tubo, siendo definido un intersticio de laminación entre los
cilindros y la herramienta interior y los cilindros y la herramienta
interior son adecuados para la perforación secuencial del producto
semiacabado del tubo y para el alargamiento del tubo.
La fabricación de tubos de acero sin costura se
puede realizar en trenes de laminación inclinados, en los que el
proceso de fabricación tiene lugar en dos fases parciales
diferentes. En una primera etapa parcial de fabricación se desplaza
un bloque de acero en el tren de laminación y se perfora después de
agarrado por medio de los cilindros, siendo laminado a través de
una herramienta interior en forma de un mandril libremente
giratorio para formar el bloque hueco. En una segunda etapa parcial
del proceso se lleva a cabo el alargamiento (estiramiento), es
decir, que el bloque hueco es laminado para formar el tubo
deseado.
La realización de la laminación se lleva a cabo,
por ejemplo, en un tren de laminación inclinado de tres cilindros.
Con respecto al estado de la técnica en este sentido se remite,
además, a los documentos DE-PS 258 623 y
DE-PS 259 625. En el estado de la técnica mencionado
se describe un tren de laminación inclinado convencional, que
trabaja con calibres usuales de los cilindros y de la herramienta
interior. Sin embargo, con éstos no se pueden fabricar lupias de
pared fina. Por lo tanto, el procedimiento de laminación conocido
anteriormente no ofrece competencia frente a los procesos modernos
de tipo "Assel".
Si se lleva a cabo el proceso de fabricación en
dos etapas de la manera mencionada, los trenes de laminación de
tipo Assel para el alargamiento de las lupias de pared fina en
trenes de laminación inclinados de varios cilindros requieren
elevados costes de inversión.
Por lo tanto, se conoce, por ejemplo, a partir
del documento DE 37 17 698 C2 realizar la perforación y el
alargamiento del tubo en un proceso de laminación combinado. En este
caso, en un primer proceso parcial se lleva a cabo la perforación,
siendo dispuestos en este caso el eje del cilindro y el eje del
producto semiacabado del tubo a perforar de tal manera entre sí que
forman un ángulo. Durante el alargamiento siguiente se alinean el
eje de los cilindros y el eje del tubo paralelos entre sí.
En los procedimientos conocidos anteriormente se
ha comprobado, además, que para un proceso de fabricación seguro y
de coste favorable deben preverse parámetros de funcionamiento muy
específicos, para poder realizar de una manera eficiente el proceso
combinado de perforación y de alargamiento de un tubo sin costura
desde el punto de vista tecnológico y económico.
Además, se ha comprobado que no es sencillo
encontrar las condiciones de fabricación correctas y la
configuración correcta del tren de laminación, para realizar una
zona de fabricación de tubo grande a través de la fabricación de
lupias de pared fina a pared gruesa con un proceso combinado de
perforación y estiramiento.
Esto se aplica especialmente con vistas a la
fabricación de tubos sin costura con lotes pequeños.
Las configuraciones específicas del mandril de
perforación y especialmente de los materiales que se emplean aquí
se conocen a partir del documento YS 2.197.098.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de
proponer un tren de laminación del tipo mencionado al principio,
con el que se puede realizar la perforación y alargamiento
combinados de un tubo de una manera segura en el proceso y
económica.
Este cometido se soluciona de acuerdo con la
invención porque los cilindros presentan en las dos zonas extremas
axiales en cada caso al menos una sección, que está configurada para
el agarre y transporte del tubo o bien del producto semiacabado del
tubo, porque entre las dos secciones de los cilindros, que están
previstas en las zonas extremas axiales, está dispuesta una sección
configurada de forma cilíndrica, porque y porque la herramienta
interior presenta en una zona extrema axial una sección de
perforación para la perforación del producto semiacabado del tubo
así como una sección cilíndrica, adyacente a la sección de
perforación para la colaboración con la sección configurada
cilíndrica para el alargamiento del tubo, en el que las secciones
para el agarre y transporte y la sección, que está configurada de
forma cilíndrica, están dispuestas de tal manera entre sí que tanto
la perforación como también el alargamiento del tubo o bien del
producto semiacabado (3) del tubo se llevan a cabo en una
disposición del eje del cilindro en paralelo al eje del tubo o bien
del producto semiacabado del tubo.
Con ventaja, al menos una de las secciones en
las zonas extremas axiales de los cilindros está configurada de
forma cónica. El ángulo cónico de las secciones está en este caso
con preferencia entre 1º y 5º. Además, puede estar previsto que en
una zona extrema axial de los cilindros, a continuación de la
sección configurada en forma de cono, en dirección a la otra zona
extrema axial, se conecte otra sección configurada en forma de
cono, pudiendo presentar la otra sección de forma cónica en este
caso un ángulo cónico mayor que la sección adyacente configurada de
forma cónica.
La salida del tubo desde los cilindros se
optimiza cuando los extremos axiales de los cilindros están
configurados como secciones extremas radiales en la sección
transversal.
Con relación a la herramienta interior, se ha
comprobado que ha dado buen resultado que a continuación de la
sección de perforación de la herramienta, que está prevista para la
perforación, esté dispuesta una sección de conexión configurada de
forma cónica. El ángulo cónico de la sección de conexión está en
este caso con preferencia entre 2º y 15º. Además, está previsto con
ventaja que la sección de conexión configurada de forma cónica esté
constituida por dos secciones parciales, que presentan en cada caso
ángulos cónicos diferentes. Se consiguen condiciones de
transformación especialmente favorables cuando el segundo ángulo
cónico de una de las secciones de conexión es menor que el primer
ángulo cónico de la otra sección de conexión.
Se consigue un diseño optimizado del intersticio
de laminación entre los cilindros y la herramienta interior cuando,
de acuerdo con un desarrollo, está previsto que el ángulo cónico de
una de las secciones de conexión de la herramienta interior sea
mayor que el ángulo cónico de la otra sección de los cilindros.
Con la configuración propuesta de un tren de
laminación y especialmente de los cilindros que se emplean y de la
herramienta interior es posible realizar de una manera muy eficiente
el proceso combinado de perforación y alargamiento, de manera que
se asegura un proceso de fabricación técnicamente perfecto y
reproducible, que se puede realizar, además, con coste
favorable.
En el dibujo se representa un ejemplo de
realización de la invención. En este caso:
La figura 1 muestra de forma esquemática la
posición de un cilindro y de una herramienta interior durante la
perforación de un producto semiacabado de un tubo y
La figura 2 muestra el alargamiento de un bloque
hueco a través de la colaboración de un cilindro con una
herramienta interior.
En las figuras se representa uno de tres
cilindros inclinados 2, que están dispuestos distribuidos de una
manera uniforme sobre la periferia de un tubo 1 o bien del producto
semiacabado 3 de un tubo 1, los cuales, colaborando con una
herramienta interior 4, perforan el producto semiacabado 3 del tubo
1 (ver la figura 1) o bien alargan (estiran) entonces el bloque
hueco prefabricado (ver la figura 2).
Los cilindros 2 representan, por lo tanto, los
cilindros de un tren de laminación inclinado de tres cilindros, que
en colaboración con la herramienta interior 4 llevan a cabo una
perforación y alargamiento combinados del producto semiacabado 3 o
bien del tubo 1.
La perforación y el alargamiento combinados por
medio de los cilindros 2 requieren una solución técnica de
calibración específica, que sea acorde al mismo tiempo con ambos
procesos -la perforación y el alargamiento-. Como se indica a
continuación, tanto los cilindros 2 como también la herramienta
interior 4 están provistos con una calibración especial, que
posibilita la laminación de un bloque hueco de pared fina así como
una fabricación siguiente de una lupia de pared fina en una etapa
de inversión.
Tanto el cilindro 2 como también la herramienta
interior 4 están calibrados de una manera específica para la
laminación de los bloques huecos de pared fina mencionados.
En el proceso de perforación indicado de forma
esquemática en la figura 1, se desplaza el producto semiacabado 3
(bloque) en el tren de laminación y se lamina después de agarrarlo a
través de los cilindros 2 por medio de la herramienta interior 4
libremente giratoria.
Para agarrar el bloque, el cilindro 2 presenta
en su zona extrema axial izquierda 5 representada en la figura 1
una sección 7 configurada de forma cónica; el ángulo cónico
\alpha_{1} tiene aproximadamente 5º, de una manera preferida
está entre 3º y 7º.
El agarre del bloque perforado, es decir, del
bloque hueco se lleva a cabo con la sección 8 del cilindro 2
configurada de forma cónica, dispuesta en la zona extrema axial
derecha 6 del cilindro 2; el ángulo cónico \alpha_{3} tiene
aquí aproximadamente 21, con preferencias está entre 1º y 3º.
En la proximidad de la sección 8 del cilindro 2
se conecta -en la dirección de la zona extrema axial 5 del cilindro
2- otra sección 12 configurada de forma cónica. El ángulo cónico
\alpha_{2} tiene es aquí mayor y está en 7º aproximadamente,
con preferencia entre 5º y 9º.
Entre la otra sección 12 configurada de forma
cónica y la sección 7 configurada de forma cónica del cilindro 2
está dispuesta una sección 13 configurada cilíndrica.
En ambos extremos axiales 14 y 15 del cilindro 2
se encuentran secciones extremas 16 y 17, que presentan en la
sección transversal un perfil conformado radialmente (ver el radio
R), para garantizar una entrada y salida óptimas del tubo 1.
La herramienta interior 4 presenta en su zona
extrema axial 9 una sección perforada 10, con la que se puede
procesar el bloque de una manera habitual para formar el bloque
hueco. La sección perforada 10 presenta en la sección longitudinal
un desarrollo radial (ver el radio R).
Después de la perforación se conecta en una
etapa de inversión el alargamiento, a cuyo fin la herramienta
interior 4 presenta una sección cilíndrica 11 extendida alargada. En
la figura 2 se representa la colaboración del cilindro 2 con la
sección cilíndrica 11, pudiendo reconocerse que el tubo 1
prefabricado (bloque hueco) es laminado para la obtención del tubo
sin costura acabado 1.
La transición desde la sección perforada 10 de
la herramienta interior 4 hacia la sección cilíndrica 11 se forma a
través de una sección de conexión 18, 19. Ésta está constituida
-como se puede ver en la figura 1- por dos secciones parciales 18 y
19, estando configuradas las dos secciones de conexión 18, 19 en
cada caso de forma cónica. Los ángulos cónicos \beta_{1} y
\beta_{2}, respectivamente, están registrados en la figura 1,
pudiendo verse que el ángulo cónico \beta_{1} de la sección de
conexión 18 adyacente a la sección perforada 10 es mayor que el
ángulo cónico \beta_{2} de la sección de conexión 19 adyacente
a la sección cilíndrica 19. Los valores para \beta_{1} están en
13º aproximadamente, con preferencia entre 11º y 15º, y para
\beta_{2} están en 4º aproximadamente, con preferencia entre 2º
y 6º.
Como se ha mencionado, en la fabricación del
tubo sin costura 1 se agarra en primer lugar en el primer proceso
parcial, es decir, durante la perforación, el bloque (producto
semiacabado 3) por los cilindros 2 y se lamina a través de la
herramienta interior 4 libremente giratoria para formar el bloque
hueco. En la entrada, el producto a laminar no tiene ningún
contacto con la sección extrema 16. La sección 7 está configurada
con su ángulo cónico \alpha_{1} de tal forma que, por una parte,
se garantiza el agarre del producto a laminar y, por otra parte, se
garantiza la superación de la resistencia axial del mandril.
Además, en la segunda etapa de fabricación, es
decir, durante el alargamiento, debe evitarse un estriado del
producto a laminar a través del ensanchamiento o triangulación en la
salida del tren de laminación.
La sección 13 configurada de forma cilíndrica se
extiende paralelamente al eje del cilindro. La otra sección 12 y su
ángulo cónico \alpha_{2} están dimensionados de tal forma que en
la primera etapa (perforación) se puede realizar una incremento del
diámetro con una reducción simultánea del espesor de la pared del
producto a laminar, con lo que se suprime o bien se reduce
claramente la triangulación de los extremos, condicionada por el
proceso, de los bloques huecos de pared fina.
La sección 8 del cilindro 2 está configurada de
forma cónica. En la primera etapa (perforación), esta sección sirve
en combinación con la herramienta interior 4 para la homogeneización
del espesor de pared del bloque hueco, en la segunda etapa
(alargamiento) se agarra aquí el producto a laminar. El ángulo
cónico \alpha_{3} se selecciona de tal manera que se cumplen
ambas condiciones.
La herramienta interior 4 está constituida por
las tres secciones mencionadas. La sección perforada 10 sirve para
la perforación del bloque y para la dominación del la mayor parte de
la reducción del espesor de la pared. Está configurada radialmente
o bien en forma de curva. Las secciones de conexión 18 y 19 están
configuradas cónicas teniendo lugar en la sección de conexión 18 la
reducción del espesor de pared residual para la generación de la
pared nominal así como un aumento selectivo del diámetro del bloque
hueco. El ángulo \beta_{1} está configurado
correspondientemente mayor que el ángulo \alpha_{2}. En la
sección de conexión 19 se homogeneiza el espesor de pared del tubo
1.
El alargamiento se lleva a cabo en una dirección
de laminación opuesta a la perforación.
Después de la primera etapa (perforación) se
desplazan los cilindros 2 a la posición de trabajo para la segunda
etapa (alargamiento). Al mismo tiempo se desplaza la herramienta
interior 4 a la posición axial necesaria y se lubrica. Durante la
laminación se desplaza entonces la herramienta interior 4 de forma
controlada en la o bien en contra de la dirección de
laminación.
Para el alargamiento se agarra el producto a
laminar en la zona de la sección 8 del cilindro 2. El ángulo
\alpha_{3} se selecciona aquí de tal forma que se cumple la
condición de agarre. La otra sección 12 del cilindro 2 tiene el
cometido de reducir, en colaboración con la herramienta interior 4
el espesor de pared del producto a laminar al espesor normal de la
pared. Esta sección se configura lo más corta posible con el fin de
impedir un aumento demasiado grande del diámetro del producto
laminado.
La sección 13 configurada de forma cilíndrica 2
se extiende en paralelo a la varilla de laminación, con el fin de
conseguir una homogeneización del espesor de pared. La sección 7
adyacente del cilindro 2 presenta el ángulo cónico \alpha_{1}.
El intersticio de laminación debe llegar a ser en esta zona
rápidamente mayor en la dirección de salida del producto laminado,
con el fin de posibilitar un redondeo del producto laminado y de
evitar una torsión.
Puesto que en esta sección en la primera etapa
(perforación) se llega a cabo el agarre, no debe seleccionarse, sin
embargo, el ángulo cónico \alpha_{1} demasiado grande. Por este
motivo, se conecta la sección final 16 del cilindro 2, que está
configurada radialmente y que libera rápidamente el producto
laminado.
Durante la laminación de lupias de pared fina,
debe generarse en la zona de los extremos de las lupias una pared
más gruesa que en la pieza central, con el fin de reducir al mínimo
la triangulación de los extremos condicionada por el proceso. A tal
fin, en la zona extrema del producto laminado, el intersticio de
laminación debe cerrarse después del comienzo de la laminación al
intersticio nominal y debe abrirse ampliamente hacia el final de la
laminación a partir del intersticio nominal (el llamado "Quick
Closing - Quick Lifting"; ver el documento DE 197 24 233 A
1).
Para la optimización del proceso de laminación
está previsto que se lleve a cabo un desplazamiento rápido del
ángulo de extensión (ángulo entre el eje de los cilindros y el eje
de laminación) entre la primera etapa de trabajo (perforación) y la
segunda etapa de trabajo (alargamiento) con objeto de la ampliación
de la zona de trabajo. De esta manera se pueden fabricar todavía
lupias de pared más fina.
Con la ayuda de la configuración propuesta, el
tren de laminación inclinado de perforación combinado no sólo está
en condiciones de fabricar tubos de pared relativamente fina, sino
de realizar la misma zona de fabricación que los trenes de
laminación Assel modernos. La ventaja conseguida de esta manera
consiste e que son posibles costes de inversión reducidos -en
comparación con los trenes Assel modernos. Además, es posible
conseguir, con tonelajes anular menores, costes de fabricación de
productos más reducidos.
- 1
- Tubo
- 2
- Cilindro
- 3
- Producto semiacabado del tubo
- 4
- Herramienta interior
- 5
- Zona extrema axial del cilindro
- 6
- Zona extrema axial del cilindro
- 7
- Sección del cilindro
- 8
- Sección del cilindro
- 9
- Zona extrema axial de la herramienta interior
- 10
- Sección perforada de la herramienta interior
- 11
- Sección del cilindro
- 12
- Otra sección del cilindro
- 13
- Sección del cilindro configurada de forma cilíndrica
- 14
- Extremo axial del cilindro
- 15
- Extremo axial del cilindro
- 16
- Sección extrema del cilindro
- 17
- Sección extrema del cilindro
- 18
- Sección de conexión de la herramienta interior
- 19
- Sección de conexión de la herramienta interior
\vskip1.000000\baselineskip
- \alpha_{1}
- Ángulo cónico
- \alpha_{2}
- Ángulo cónico
- \alpha_{3}
- Ángulo cónico
- \beta_{1}
- Ángulo cónico
- \beta_{2}
- Ángulo cónico
- R
- Radio
Claims (11)
1. Tren de laminación para la fabricación de un
tubo sin costura (1), especialmente de un tubo de acero, que
presenta:
- una pluralidad de cilindros (2), que laminan la periferia exterior del tubo (1) o bien del producto semiacabado (3) del tubo (1), y
- una herramienta interior (4) en forma de mandril, que está dispuesta coaxialmente al tubo (1) o bien al producto semiacabado (3) del tubo (1),
siendo definido un intersticio de
laminación entre los cilindros (2) y la herramienta interior (4) y
los cilindros (2) y la herramienta interior (4) son adecuados para
la perforación secuencial del producto semiacabado (3) del tubo (1)
y para el alargamiento del tubo (1), presentando la herramienta
interior (4) en una zona extrema axial (9) un sección de perforación
(10) para la perforación del producto semiacabado (3) del tubo (1)
así como una sección cilíndrica (11), adyacente a la sección de
perforación (10) para la colaboración con la sección (13)
configurada cilíndrica para el alargamiento del tubo (1),
caracterizado porque los cilindros (2) presentan en las dos
zonas extremas axiales (5, 6) en cada caso al menos una sección (7,
8), que está configurada parta el agarre y transporte del tubo (1) o
bien del producto semiacabado (3) del tubo (1), porque entre las dos
secciones (7, 8) de los cilindros, que están previstas en las zonas
extremas axiales (5, 6), está dispuesta una sección (13) configurada
de forma cilíndrica, y en el que las secciones (7, 8) para el agarre
y transporte y la sección (13), que está configurada de forma
cilíndrica están dispuestas de tal manera entre sí que tanto la
perforación como también el alargamiento del tubo (1) o bien del
producto semiacabado (3) del tubo (1) se llevan a cabo en una
disposición del eje del cilindro (2) en paralelo al eje del tubo (1)
o bien del producto semiacabado (3) del tubo
(1).
2. Tren de laminación de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque al menos una de las
secciones (7, 8) en las secciones extremas axiales (5, 6) de los
cilindros (2) está configurada en forma de cono.
3. Tren de laminación de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque el ángulo cónico
(\alpha_{1}, \alpha_{2}) de las secciones (7, 8) está entre
1º y 5º.
4. Tren de laminación de acuerdo con la
reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque en una zona
extrema axial (6) de los cilindros (2), a continuación de la sección
(8) configurada en forma de cono, en dirección a la otra zona
extrema axial (5), se conecta otra sección (12) configurada en forma
de
cono.
cono.
5. Tren de laminación de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado porque la otra sección (12)
configurada en forma de cono presenta un ángulo cónico
(\alpha_{2}) mayor que la sección (8) adyacente configurada en
forma de cono.
6. Tren de laminación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los extremos
axiales (14, 15) de los cilindros (2) están configurados como
secciones extremas (16, 17) axiales en la sección transversal.
7. Tren de laminación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque a continuación
de la sección de perforación (10) de la herramienta interior (4),
que está prevista para la perforación, está dispuesta una sección de
conexión (18, 19) configurada en forma de cono.
8. Tren de laminación de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizado porque el ángulo cónico
(\beta_{1}, \beta_{2}) de la sección de conexión (18, 19)
está entre 2º y 15º.
9. Tren de laminación de acuerdo con la
reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la sección de
conexión (18, 19) configurada en forma de cono está constituida por
dos secciones parciales, que presentan en cada caso ángulos cónicos
(\beta_{1}, \beta_{2}) diferen-
tes.
tes.
10. Tren de laminación de acuerdo con la
reivindicación 9, caracterizado porque el segundo ángulo
cónico (\beta_{2}) de una de las secciones de conexión (19) es
menor que el primer ángulo cónico (\beta_{1}) de la otra sección
de conexión (18).
11. Tren de laminación de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque el ángulo cónico
(\beta_{1}) de la primera sección de conexión (18) de la
herramienta interior (4) es mayor que el ángulo cónico
(\alpha_{2}) de la otra sección (12) de los cilindros
(2).
(2).
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