FR2739042A1 - CALIBRATION FOR SHOULDER CYLINDERS IN OBLIQUE CYLINDER ROLLERS - Google Patents
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- B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
- B21B19/06—Rolling hollow basic material, e.g. Assel mills
Abstract
- La présente invention concerne le calibrage des cylindres à épaulement d'un laminoir à cylindres obliques, pour le laminage à chaud de tubes à partir de corps creux préperforés par l'intermédiaire d'un mandrin, comportant au moins trois cylindres décalés l'un par rapport à l'autre de 120 deg., inclinés par rapport à l'axe de laminage, et présentant, à chaque fois, une partie d'entrée, une partie de travail (épaulement), et une partie de lissage, ainsi que des transitions continues entre les parties individuelles de chaque cylindre à épaulement, la transition de la partie d'entrée (3) à la partie de travail (4) du cylindre à épaulement (1) étant déterminée par un contour de calibre (9), qui présente un rayon de courbure. - Selon l'invention, le rayon de courbure décroît continuellement dans le sens de laminage.The present invention relates to the calibration of the shoulder rolls of a rolling mill with oblique rolls, for the hot rolling of tubes from pre-perforated hollow bodies by means of a mandrel, comprising at least three rolls offset one by one. relative to the other by 120 deg., inclined with respect to the rolling axis, and having, each time, an input part, a working part (shoulder), and a smoothing part, as well as continuous transitions between the individual parts of each stepped cylinder, the transition from the entry part (3) to the working part (4) of the stepped cylinder (1) being determined by a gauge contour (9), which has a radius of curvature. - According to the invention, the radius of curvature decreases continuously in the direction of rolling.
Description
L'invention concerne le calibrage des cylindres à épaulement d'un laminoirThe invention relates to the calibration of the shoulder rolls of a rolling mill
à cylindres obliques, pour le laminage à chaud with oblique cylinders, for hot rolling
de tubes à partir de corps creux préperforés par l'intermé- tubes from pre-perforated hollow bodies through
diaire d'un mandrin, comportant au moins trois cylindres décalés l'un par rapport à l'autre de 120 , inclinés par rapport à l'axe de laminage, et agencés de façon pivotée par rapport à l'axe de laminage, présentant, à chaque fois, une partie d'entrée, une partie de travail (épaulement), et une partie de lissage, ainsi que des transitions continues entre les parties individuelles de chaque cylindre à épaulement, la transition de la partie d'entrée à la partie de travail du cylindre à épaulement étant déterminée par un contour de of a mandrel, having at least three cylinders offset from each other by 120, inclined with respect to the rolling axis, and arranged pivotally with respect to the rolling axis, having, each time, an input portion, a work portion (shoulder), and a smoothing portion, as well as continuous transitions between the individual portions of each shoulder cylinder, the transition from the input portion to the portion the working cylinder of the shoulder cylinder being determined by a contour of
calibre, qui présente un rayon de courbure. caliber, which has a radius of curvature.
Un tel calibrage est connu par le document DE-1 602 017. Such calibration is known from DE-1602,017.
Des cylindres à épaulement du type précédemment décrit sont Stepped cylinders of the type previously described are
utilisés lors de la fabrication de tubes ayant des épais- used in the manufacture of tubes having thick
seurs de paroi moyennes et fortes et sont utilisés, par exemple, dans le procédé de laminage Assel pour fabriquer des tubes en acier de paliers à roulement et des parties de tubes rotatifs à paroi épaisse ayant un rapport diamètre/ épaisseur de paroi d'environ 16:1. Ils sont utilisés lorsqu'une surface parfaite et des tolérances étroites sont exigées, comme cela est le cas, en règle générale, lors de la fabrication de tubes en acier de paliers à roulement. Les laminoirs à cylindres à épaulement travaillent selon le medium and heavy wall thicknesses and are used, for example, in the Assel rolling process to manufacture roller bearing steel tubes and thick-walled rotary pipe parts having a diameter / wall thickness ratio of about 16 1. They are used when a perfect surface and close tolerances are required, as is usually the case when manufacturing rolled steel tubes. Rolling mills with shoulder rollers work according to
principe du laminage à cylindres obliques par l'intermé- principle of oblique cylinder rolling through the
diaire de mandrins, trois cylindres coniques étant en of mandrels, three conical cylinders being
engagement. Les cylindres de travail (cylindres à épaule- commitment. The working cylinders (cylinders with shoulder-
ment) du laminoir Assel sont constitués essentiellement d'une partie d'entrée, qui est formée, en règle générale, d'un cône d'entrée à faible inclinaison, d'une partie de travail avec l'épaulement de travail et d'une partie de lissage, à laquelle se raccorde la sortie. Le cône d'entrée ou la partie d'entrée présente le rôle de détecter la loupe, de la tourner et de la tirer, avec une avance continue, sur Assel rolling mill consist essentially of an inlet part, which is formed, as a rule, of a low inclination entry cone, a working part with the working shoulder and a smoothing part, to which the output is connected. The input cone or the input part has the role of detecting the magnifying glass, turning it and pulling it, with a continuous advance, on
le mandrin.the mandrel.
A la partie d'entrée, se raccorde la partie de travail, At the entrance part, is connected the working part,
dénommée également épaulement de travail ou partie à épaule- also called shoulder of work or part to shoulder-
ment, une modification du type gradin du diamètre du cylin- modification of the step type of cylinder diameter
dre dont la hauteur de gradin dépend de la matière à trai- whose step height depends on the material to be processed.
ter. Plus l'épaulement ou le gradin est élevé, plus grande est la sollicitation de la matière. Le rôle de l'épaulement est de réaliser une réduction élevée de l'épaisseur de paroi à l'intérieur d'une zone relativement étroitement limitée, pour utiliser l'influence appropriée de la stabilité de b. The higher the shoulder or the step, the greater the solicitation of the material. The role of the shoulder is to achieve a high reduction of the wall thickness within a relatively narrowly restricted area, to use the appropriate influence of the stability of the
forme de l'ébauche de tube à paroi épaisse sur la réparti- shape of the thick walled tube blank on the distribution
tion de la modification de forme orientée tangentiellement tion of the tangentially oriented shape modification
et axialement.and axially.
La partie de lissage s'y raccordant a pour but de libérer partiellement le tube du mandrin et de lisser la surface du tube. Dans des calibrages usuels de cylindres à épaulement, le contour de calibre de la partie d'entrée, la partie de travail et la partie de lissage, est constitué de segments droits qui sont reliés ensemble, sous forme de segment de The smoothing part connected to it is intended to partially release the tube of the mandrel and smooth the surface of the tube. In conventional shoulder cylinder calibrations, the gauge contour of the input portion, the work portion and the smoothing portion, are straight segments that are connected together as a segment of
cercle, par des transitions continues. circle, by continuous transitions.
L'inconvénient du calibrage connu consiste en ce qu'il se produit une répartition inappropriée de la pression de laminage dans la zone de la transition de la partie d'entrée The disadvantage of known calibration is that an inappropriate distribution of the rolling pressure occurs in the transition zone of the inlet portion.
dans la partie de travail (partie à épaulement) du cylindre. in the working part (shoulder part) of the cylinder.
Dans ce cas, il ne se produit que de petites contraintes de pression radiales, ou éventuellement pas du tout, selon le choix de la valeur du rayon de transition entre la partie d'entrée et la partie de travail. Comme la matière de laminage est soumise, à cet endroit, à une modification de forme du type cintrage, il agit de plus, sur la surface de In this case, only small radial pressure stresses occur, or possibly not at all, depending on the choice of the value of the transition radius between the input part and the working part. Since the rolling material is subjected to a bending-type shape modification at this point, it also acts on the surface of the
celle-ci, des composantes de contrainte de traction nota- this one, components of tensile stress nota-
bles. En totalité, il règne ainsi, dans la zone de transi- ble. In all, it reigns, in the zone of transition,
tion entre la partie d'entrée et la partie de travail, un between the entrance part and the working part, a
état de contrainte qui favorise la création et la propaga- state of restraint which favors the creation and propagation
tion de défauts de matière (fissures). material defects (cracks).
La présente invention a pour but, à partir des cylindres à épaulement connus, de trouver un nouveau calibrage grâce The object of the present invention is to find a new calibration thanks to known shoulder cylinders.
auquel la génération et la propagation de défauts de lami- the generation and propagation of laminating defects
nage par des contraintes de pression de laminage insuffisam- low rolling pressure constraints.
ment élevées sont évitées dans le calibre. are high in the caliber.
Pour atteindre ce but, il est proposé, selon l'invention, que le rayon de courbure décroît continuellement dans le sens de laminage. Grâce au contour de calibre choisi, on obtient que, dans la zone critique du cylindre à épaulement, il se produit des contraintes de pression notablement plus élevées qui diminuent la génération et la propagation de défauts de matière (fissures). L'avantage du calibrage consiste ainsi en l'augmentation de la répartition radiale des contraintes de pression dans la zone critique du point de vue de la technique de déformation, sans limiter les avantages du calibrage à épaulement. Cela permet ainsi l'utilisation de la technologie du laminage à épaulement ou To achieve this object, it is proposed according to the invention that the radius of curvature continuously decreases in the rolling direction. Thanks to the chosen caliper contour, it is obtained that, in the critical zone of the shoulder cylinder, there are considerably higher pressure stresses which reduce the generation and propagation of material defects (cracks). The advantage of the calibration thus consists in increasing the radial distribution of the pressure stresses in the critical zone from the point of view of the deformation technique, without limiting the advantages of the shoulder calibration. This allows the use of shoulder rolling technology or
du laminage Assel en particulier dans le domaine de dimen- Assel rolling mills especially in the field of
sion élargi à paroi mince.expanded thin-walled joint.
Dans des développements de l'invention, il est proposé que le contour de calibre déterminant la transition soit réalisé comme arc de parabole ou d'hyperbole ou comme portion de In developments of the invention, it is proposed that the transition-determining caliper contour be made as parabolic or hyperbola arc or as a portion of
spirale.spiral.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment The figures of the annexed drawing will make clear how
l'invention peut être réalisée.the invention can be realized.
La figure 1 montre le contour de calibre d'un cylindre à Figure 1 shows the caliber contour of a cylinder to
épaulement selon l'invention.shoulder according to the invention.
La figure 2 montre le contour de calibre d'un cylindre Assel usuel. Sur la figure 2, il est représenté un contour de calibre Figure 2 shows the template outline of a typical Assel cylinder. In Figure 2, there is shown a template outline
usuel d'un cylindre Assel, la référence numérique 1 dési- the usual Assel cylinder, the numerical reference 1
gnant le cylindre à épaulement représenté uniquement par- the shoulder cylinder represented only by
tiellement, qui, dans le sens de laminage 2, est constitué de la partie d'entrée 3, la partie de travail 4 et la partie de lissage 5. La partie d'entrée est conique, avec un angle de cône a1 et se prolonge, avec le rayon de courbure R1, dans la partie de travail 4, qui est réalisée de même sous forme conique avec l'angle de cône a2. La transition de la partie de travail 4 à la partie de lissage 5 se produit de même par un rayon de courbure qui est désigné par R2. La loupe de tube est désignée sur la figure 2 par 6; le tube laminé et lissé est représenté par 7. La référence numérique which in the rolling direction 2 consists of the inlet part 3, the working part 4 and the smoothing part 5. The inlet part is conical, with a cone angle a1 and extends , with the radius of curvature R1, in the working part 4, which is likewise conically shaped with the cone angle a2. The transition from the working portion 4 to the smoothing portion 5 likewise occurs by a radius of curvature which is designated R2. The tube magnifier is designated in Figure 2 by 6; the rolled and smoothed tube is represented by 7. The numerical reference
8 désigne le mandrin à l'intérieur du tube. 8 denotes the mandrel inside the tube.
Sur la figure 1, il est représenté le calibrage selon l'invention, les angles a1 du cone d'entrée de la partie d'entrée 3 et a2 de la partie de travail 4 étant de même désignés, ainsi que le rayon de transition de la partie de travail 4 à la partie de lissage 5 avec le rayon de courbure R2. La transition en forme d'arc de cercle selon l'état de la technique de la partie d'entrée 3 à la partie de travail 4 a lieu, selon l'invention, par un contour de calibre désigné en totalité par 9, qui présente un rayon de courbure diminuant continuellement dans le sens de laminage 2. En d'autres termes, le contour commençant tout d'abord de façon plane dans la partie d'entrée 3 se courbe vers la partie de travail 4 en croissant et se poursuit dans la partie de travail 4 dans l'épaulement du cylindre à épaulement 1. De cette façon, on obtient que, dans la zone critique du contour de transition 9, il se produit des contraintes de In FIG. 1, the calibration according to the invention is represented, the angles a 1 of the input cone of the input part 3 and a 2 of the working part 4 being likewise designated, as well as the transition radius of the working part 4 at the smoothing part 5 with the radius of curvature R2. The transition in the form of a circular arc according to the state of the art of the input portion 3 to the working portion 4 takes place, according to the invention, by a template outline designated in whole by 9, which presents a radius of curvature continuously decreasing in the rolling direction 2. In other words, the contour, which begins at first in a planar manner in the inlet portion 3, curves towards the working portion 4 while increasing and continues in the working part 4 in the shoulder of the shoulder cylinder 1. In this way, it is obtained that, in the critical zone of the transition contour 9, there are
pression notablement plus élevées qui empêchent la généra- significantly higher pressures that prevent the genera-
tion et la propagation de fissures dans la loupe 6. and the propagation of cracks in the magnifying glass 6.
En même temps, les avantages du calibrage à épaulement -- concentration de la déformation principale sur une zone étroitement limitée-- sont conservés, lesquels seraient perdus par une simple augmentation du rayon R1 sur la figure 2. At the same time, the advantages of shoulder calibration - the concentration of the principal deformation over a narrowly restricted area - are preserved, which would be lost by a simple increase of the radius R1 in FIG.
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