ITTO950363A1

ITTO950363A1 - PROCEDURE AND DEVICE FOR PERFORATION / LAMINATION FOR STEEL PIPES WITHOUT JOINT.

Info

Publication number: ITTO950363A1
Application number: IT95TO000363A
Authority: IT
Inventors: Tomio Yamakawa; Chihiro Hayashi; Kazuhiro Shimoda
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 1996-11-09
Also published as: IT1279193B1; ITTO950363A0

Abstract

Procedimento per produrre tubi di acciaio senza saldatura mediante il processo Mannesmann per la produzione di tubi, in cui un lingotto tondo è fatto passare attraverso un perforatore ed il centro del lingotto tondo è forato per ottenere un guscio cavo. Una coppia di cilindri a disco sono disposti in modo da essere inclinati di un angolo di inclinazione rispetto ad una linea di passata verso un cilindro principale di tipo conico disposto sul lato di ingresso, dove un materiale da laminare entra nella faccia di strisciamento del cilindro a disco, diventando così non paralleli rispetto all'angolo della faccia di uscita del cilindro principale, mentre l'angolo di inclinazione ? è fissato in modo da soddisfare le condizioni seguenti relative all'angolo di inclinazione ? all angolo della faccia di ingresso ?1 ed all'angolo della faccia di uscita ?2 del cilindro principale, in modo da ottenere un rapporto di espansione del diametro esterno avente un valore di 1,15 o più: "?2+2? ? ? 9°, ?+ ?1 ? 12°.Method for producing seamless steel pipes by the Mannesmann process for the production of pipes, in which a round ingot is passed through a perforator and the center of the round ingot is drilled to obtain a hollow shell. A pair of disk cylinders are arranged so as to be inclined by an angle of inclination with respect to a line of passage towards a main cylinder of the conical type arranged on the input side, where a material to be laminated enters the sliding face of the cylinder a disc, thus becoming not parallel to the angle of the exit face of the main cylinder, while the angle of inclination? Is it fixed to meet the following conditions regarding the angle of inclination? at the angle of the inlet face? 1 and at the angle of the outlet face? 2 of the main cylinder, so as to obtain an expansion ratio of the external diameter having a value of 1.15 or more: "? 2 + 2?? ? 9 °,? +? 1? 12 °.

Description

"Procedimento e dispositivo di perforazione/laminazione per tubi di acciaio senza giunzione" "Procedure and drilling / rolling device for seamless steel pipes"

SFONDO DELL'INVENZIONE BACKGROUND OF THE INVENTION

Campo dell'invenzione Field of the invention

La preisente invenzione si riferisce ad un procedimento di perforazione/laminazione e ad un dispositivo di perforazione/lamina.zione che utilizzano un perforatore utilizzato nel procedimento Mannesmann per la produzione di tubi, che è un procedimento rappresentativo della produzione di tubi di acciaio senza saldatura. The present invention relates to a perforation / rolling process and a perforation / lamination device utilizing a perforator used in the Mannesmann process for producing tubes, which is a process representative of the production of seamless steel tubes.

Descrizione della tecnica anteriore Description of the prior art

La fabbricazione di tubi di acciaio senza saldatura mediante il procedimento Mannesmann per la produzione di tubi è generalmente eseguito come segue: dapprima si ottiene un guscio cavo facendo passare un lingotto tondo (lingotto di acciaio di sezione circolare) attraverso un perforatore e perforando il centro del lingotto tondo che è inoltre laminato per allungarlo mediante ad esempio un laminatoio a spina, nella condizione in cui si trova o dopo essere stato trattato in un laminatoio di allungamento per l'allungamento e la laminazione secondo le necessità, quindi spianato, corretto come forma e calibrato per mezzo di un laminatoio spianatoie od un laminatoio calibratore, e sottoposto ad un'operazione di finitura per ottenere un tubo di acciaio senza saldatura quale prodotto finito. Quale perforatore e laminatoio di allungamento precedentemente descritti, si utilizza un cosiddetto laminatoio obliquo, che combina cilindri principali, la cui linea assiale è inclinata rispetto alla linea di passata di un materiale da laminare, ed una spina. The manufacture of seamless steel tubes using the Mannesmann tube manufacturing process is generally performed as follows: first a hollow shell is obtained by passing a round ingot (steel ingot of circular cross-section) through a perforator and perforating the center of the round ingot which is further rolled to lengthen by for example a pin rolling mill, in the condition it is in or after being processed in an elongation rolling mill for lengthening and rolling as needed, then flattened, correct in shape and calibrated by means of a surface rolling mill or a calibrating mill, and subjected to a finishing operation to obtain a seamless steel tube as a finished product. As the previously described perforator and stretch rolling mill, a so-called oblique rolling mill is used, which combines main rolls, the axial line of which is inclined with respect to the infeed line of a material to be rolled, and a pin.

Il perforatore utilizzato nel precedimento Mannesmann per la produzione di tubi precedentemente descritto comprende in generale una coppia di cilindri principali disposti in posizioni opposte l'uno all'altro con l'interposizione della linea di passata specifica, una spina disposta lungo la linea di passata quale attrezzo di regolazione della superfi-cie interna e pattini di guida o cilindri a disco disposti in posizioni opposte l'uno all'altro con l'interposizione della linea di passata, quali organi di guida del tubo. The perforator used in the foregoing Mannesmann for the production of tubes described above generally comprises a pair of main cylinders arranged in opposite positions to each other with the interposition of the specific pass line, a pin disposed along the pass line such as tool for adjusting the internal surface and guide shoes or disk cylinders arranged in opposite positions to each other with the interposition of the line of passage, such as guide members of the pipe.

La figura 1 rappresenta una vista in pianta schematica del perforatore utilizzato nel procedimento Mannesmann per la produzione di tubi, e la figura 2 rappresenta una vista in sezione trasversale lungo la linea II-II della figura 1. Nelle figure 1, 2, i numeri di riferimento 21A, 21B indicano i cilindri principali, il numero di riferimento 2 indica una spina utilizzata quale attrezzo di regolazione della superficie interna, ed i numeri di riferimento 31u, 31d indicano cilindri a disco utilizzati quali organi di guida del tubo. La lettera B indica il lingotto tondo.ossia il materiale da laminare che è trasferito nella direzione indicata dalla freccia vuota Y, quindi forato e laminato diventando un guscio cavo H che è allontanato. Perciò il lato di ingresso dell'operazione di perforazione è disposto a sinistra ed il lato di uscita dell'operazione di perforazione è disposto a destra nella figura 1. La figura 2 rappresenta la vista in sezione trasversale dal lato di ingresso dell'operazione di perforazione. Figure 1 represents a schematic plan view of the perforator used in the Mannesmann process for producing tubes, and Figure 2 represents a cross-sectional view along the line II-II of Figure 1. In Figures 1, 2, the numbers of reference numbers 21A, 21B indicate the main cylinders, reference number 2 indicates a pin used as a tool for adjusting the internal surface, and reference numbers 31u, 31d indicate disk cylinders used as guide members of the tube. The letter B indicates the round ingot. That is, the material to be laminated which is transferred in the direction indicated by the empty arrow Y, then drilled and laminated becoming a hollow shell H which is moved away. Therefore the input side of the drilling operation is arranged on the left and the output side of the drilling operation is arranged on the right in Figure 1. Figure 2 represents the cross-sectional view from the input side of the drilling operation. .

Come illustrato nella figura 1, i cilindri principali 21A, 21B hanno porzioni a gola 41 vicino alla porzione centrale nella loro direzione assiale dove ogni cilindro ha il massimo diametro, e la porzione a gola è interposta tra due porzioni coniche di diametro gradualmente decrescente verso le estremità della prima porzione conica aventi una faccia di ingresso 42 con un angolo Θ1 della faccia di ingresso, e dell'altra porzione conica avente una faccia di uscita 43 con un angolo Θ2 della faccia di uscita, formando così una con-figurazione complessiva del tipo a botte, mentre i cilindri principali 21A, 21B sono disposti in posizioni opposte l'uno all'altro a destra e a sinistra o sopra e sotto la linea di passata X-X dellingotto tondo B. Icilindri principali 21A, 21B sono azionaci da motori elettrici non rappresentati nel disegno. As illustrated in Figure 1, the main cylinders 21A, 21B have groove portions 41 near the central portion in their axial direction where each cylinder has the maximum diameter, and the groove portion is interposed between two conical portions of gradually decreasing diameter towards the ends of the first conical portion having an inlet face 42 with an angle Θ1 of the inlet face, and of the other conical portion having an outlet face 43 with an angle Θ2 of the outlet face, thus forming an overall configuration of the type barrel, while the main cylinders 21A, 21B are arranged in opposite positions to each other on the right and left or above and below the pass line X-X of the round ingot B. The main cylinders 21A, 21B are driven by electric motors not shown in the drawing.

La spina 2 ha una configurazione complessiva a pallottola, con la sua estremità di base supportata sulla punta di una barra di mandrino M. La spina 2 è posizionata sulla lìnea di passata X-X in modo da essere mantenuta su di essa al centro dello spailo tra i ciLindri principali 21A, 21B, ed è in grado di ruotare intorno alla linea di passata X-X. L'estremità di base della barra di mandrino M è collegata ad un blocco di spinta che non è illustrato nel disegno. The pin 2 has an overall bullet-like configuration, with its base end supported on the tip of a mandrel bar M. The pin 2 is positioned on the line of pass X-X so as to be held on it in the center of the spail between the main cylinders 21A, 21B, and is able to rotate around the X-X pass line. The base end of the spindle bar M is connected to a thrust block which is not shown in the drawing.

Come illustrato nella figura 2, i cilindri a disco 31u, 31d hanno forme a disco con superfici concave sulla periferia che fronteggia la spina 2, e sono disposti in posizioni opposte l'uno all'altro a destra ed a sinistra o sopra e sotto la linea di passata X-X in una configurazione tale da essere disposti in alternanza con i cilindri principali 21A, 21B. I cilindri a disco 31u, 31d sono azionati da motori elettrica non rappresentati nel disegno. As illustrated in Figure 2, the disc cylinders 31u, 31d have disc shapes with concave surfaces on the periphery facing the pin 2, and are arranged in opposite positions to each other on the right and left or above and below the pass line X-X in such a configuration as to be arranged alternately with the main cylinders 21A, 21B. The disc cylinders 31u, 31d are driven by electric motors not shown in the drawing.

Nel perforatore avente la configurazione precedentemente descritta, quando i cilindri principali 21A, 21B sono azionati in rotazione nei versi delle frecce riportate nella figura 2, il lingotto tondo.B trasferito nella direzione Y lungo la linea di passata X-X si impegna tra le facce di ingresso 42, 42 dei cilindri principali 21A, 21B per essere cosi iorat.o mentre ruota in verso orario intorno alla linea di passata X-X, osservato dal lato di ingresso dell'operazione di perforazione. Così il lingotto tondo B è perforato dalla spina 2 mentre è premuto sui due lati dalle porzioni a gola 41 dei cilindri principali 21A, 21B, trasformandosi nel guscio cavo H che è allontanato. In the perforator having the previously described configuration, when the main cylinders 21A, 21B are rotated in the direction of the arrows shown in Figure 2, the round ingot B transferred in the Y direction along the line of pass X-X engages between the inlet faces 42, 42 of the main cylinders 21A, 21B to be thus rotated as it rotates clockwise around the line of pass X-X, viewed from the inlet side of the drilling operation. Thus the round ingot B is perforated by the pin 2 while it is pressed on both sides by the groove portions 41 of the main cylinders 21A, 21B, transforming into the hollow shell H which is moved away.

Tecniche per eseguire l'operazione di perforazione/laminazione con i cilindri a disco inclinati rispetto alla linea di passata in una direzione tale da migliorare l'efficienza di perforazione del materiale nel perforatore che utilizza cilindri a disco, sono state descritte ad esempio nella pubblicazione della domanda di brevetto giapponese No. S9-47.605 (1984). Techniques for performing the perforation / lamination operation with the disc cylinders inclined with respect to the pass line in a direction such as to improve the perforation efficiency of the material in the perforator using disc cylinders, have been described for example in the publication of the Japanese Patent Application No. S9-47.605 (1984).

La configurazione di deformazione del materiale nella fase di perforazione sul lato di uscita dell'operazione di perforazione dalla porzione a gola del cilindro principale nell'operazione di perforazione/laminazione secondo la tecnica anteriore, è illustrata nella figura 3, che è contenuta in un documento pubblicato (STAL IN ENGLISH, AUGUST, 1970, pp. 632-635), che mostra che il rigonfiamento del diametro esterno del materiale sul lato che entra in impegno con uno dei cilindri principali è maggiore di quello del materiale sul lato che si allontana dall'altro cilindro principale. Ciò è spiegato come segue con riferimento alla figura 4, che mostra un esempio di configurazione provvista di cilindri a disco. Il rigonfiamento della porzione (parte B nel disegno) che inizia ad impegnarsi con il cilindro principale 21B è maggiore del rigonfiamento della porzione (parte A nel disegno) che si allontana dal cilindro principale 21A. Perciò una coppia di organi di guida del tubo per eliminare il rigonfiamento del diametro esterno del materiale sono usualmente disposti tra i cilindri principali 21A e 21B, sopra e sotto la linea di passata nel caso illustrato nella figura 4. The deformation pattern of the material in the piercing step on the exit side of the piercing operation from the throat portion of the main roll in the prior art piercing / rolling operation is illustrated in Figure 3, which is contained in a document published (STAL IN ENGLISH, AUGUST, 1970, pp. 632-635), which shows that the swelling of the outer diameter of the material on the side that enters into engagement with one of the main cylinders is greater than that of the material on the side that moves away from the other main cylinder. This is explained as follows with reference to Figure 4, which shows an example of a configuration provided with disk cylinders. The swelling of the portion (part B in the drawing) which begins to engage with the main cylinder 21B is greater than the swelling of the portion (part A in the drawing) which moves away from the main cylinder 21A. Therefore a pair of tube guide members for eliminating swelling of the outer diameter of the material are usually disposed between the main rolls 21A and 21B, above and below the pass line in the case illustrated in Figure 4.

In un procedimento ordinario di perforazione/laminazione in cui il rapporto di espansione del diametro esterna (rapporto tra il diametro esterno del materiale dopo la perforazione ed il diametro esterno del materiale prima della perforazione, ossia il diametro esterno del materiale dopo la perforazione diviso per il diametro esterno del materiale prima della perforazione) è compreso in un campo tra 1,0 ed 1,05 il rigonfiamento del diametro esterno del materiale nella parte B illustrata nella figura 4 non pone un problema. Quando il rapporto di espansione del diametro esterna aumenta, tuttavia, la lunghezza circonferenziale del materiale sul lato di uscita del cilindro principale aumenta e perciò il rigonfiamento nella parte B diventa maggiore del rigonfiamento nella parte A della figura 4, rendendo cosi l'angolo di contatto i del cilindro principale 21B maggiore che nel caso di un'operazione ordinaria di perforazione/laminazione. Come risultato, quando si esegue un'operazione di perforazione/laminazione non stazionaria (perforazione/laminazione con elevato rapporto di espansione del diametro esterno) in cui la forza di spinta nella direzione di laminazione diventa minore, si verificano problemi come un distacco incompleto dai cilindri principali prodotto dall'incapacità del materiale di ruotare durante la laminazione del fondo del materiale del tubo, e la forma della porzione inferiore del guscio cavo diventa di configurazione ellittica e si generano difetti di rigatura prodotti dai pattini sulla superficie esterna del guscio cavo. In an ordinary perforation / rolling process where the outer diameter expansion ratio (ratio between the outer diameter of the material after perforation and the outer diameter of the material before perforation, i.e. the outer diameter of the material after perforation divided by the external diameter of the material before perforation) is comprised in a range between 1.0 and 1.05, the swelling of the external diameter of the material in part B shown in Figure 4 does not pose a problem. As the expansion ratio of the outer diameter increases, however, the circumferential length of the material on the outlet side of the master cylinder increases and therefore the bulge in part B becomes greater than the bulge in part A of Figure 4, thus making the contact angle i of the main cylinder 21B greater than in the case of an ordinary drilling / rolling operation. As a result, when performing a non-stationary drilling / rolling operation (drilling / rolling with high OD expansion ratio) where the pushing force in the rolling direction becomes smaller, problems such as incomplete detachment from the rolls occur. main products produced by the inability of the material to rotate during the rolling of the bottom of the tube material, and the shape of the lower portion of the hollow shell becomes elliptical in configuration and scratching defects are generated produced by the shoes on the outer surface of the hollow shell.

Perforatori configurati disponendo cilindri a disco in una disposizione inclinata allo scopo di impedire che il materiale sia pizzicato nello spazio tra i cilindri a disco ed i cilindri principali sono descritti ad esempio nella domanda di brevetto giapponese pubblicata No. 63-90.306 (1988) . Perforators configured by arranging disk cylinders in an inclined arrangement for the purpose of preventing material from being pinched in the space between the disk cylinders and main cylinders are described for example in Japanese published patent application No. 63-90.306 (1988).

Mentre il perforatore descritto nella pubblicazione della domanda di brevetto giapponese No. 59-47.605 (1984) utilizza una configurazione in cui si fa uso di un cilindro a disco su ur. lato e si fa uso di una guida fissa sull'altro lato, la velocità di perforazione è aumentata nel caso in cui si faccia uso di cilindri a disco sui due lati ed essi siano inclinati verso il cilindro principale 21B come illustrato nella figura 5. Tuttavia l'aumento del rapporto di espansione del diametro esterno conduce ad una maggiore resistenza contro il materiale vicino al bordo del suo lato di uscita sulla faccia di strisciamento del cilindro a disco, producendo problemi quali grippaggio del bordo o danneggiamento della superficie circonferenziale del materiale in corrispondenza del bordo facendo in modo che i difetti di rigatura prodotti dai pattini rimangano sul prodotto, ed interruzione dell'operazione di perforazione a causa di un maggiore angolo di contatto 9 dei cilindri principali nel verso di rotazione del materiale. While the punch described in Japanese Patent Application Publication No. 59-47.605 (1984) uses a configuration in which a disk cylinder is used on ur. side and a fixed guide is used on the other side, the drilling speed is increased if disk cylinders are used on both sides and they are inclined towards the master cylinder 21B as shown in Figure 5. However increasing the expansion ratio of the outer diameter leads to greater resistance against the material near the edge of its trailing side on the sliding face of the disc cylinder, producing problems such as edge binding or damage to the circumferential surface of the material at of the edge so that the scratching defects produced by the shoes remain on the product, and interruption of the drilling operation due to a greater contact angle 9 of the main cylinders in the direction of rotation of the material.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

Lo scopo principale dell'invenzione consiste nel realizzare un procedimento di perforazione/laminazione ed un dispositivo di perforazione/laminazione per un tubo di acciaio senza saldatura che siano in grado di produrre gusci cavi con una buona qualità superficiale esterna senza provocare difetti di laminazione come un distacco incompleto dai cilindri principali durante la laminazione del fondo del materiale, ed in grado di eseguire l'operazione di perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione del diametro esterno, avente un valore di 1,15 o più. The main object of the invention is to provide a perforation / rolling process and a perforation / rolling device for a seamless steel tube which are capable of producing hollow shells with good external surface quality without causing rolling defects such as a incomplete detachment from the main rolls during the rolling of the bottom of the material, and able to perform the drilling / rolling operation with a high expansion ratio of the external diameter, having a value of 1.15 or more.

In accordo con l'invenzione, una spina è disposta lungo la linea di passata tra una coppia di cilindri principali di tipo conico ed una coppia di cilindri a disco disposti in alternanza gli uni rispetto agli altri intorno alla linea di passata e, quando un materiale da laminare è perforato e laminato avvitando e facendo avanzare il materiale per ottenere un tubo di acciaio senza saldatura, ogni cilindro a disco è disposto in modo da inclinarsi di un angolo obliqua o di inclinazione a rispetto alla linea di passata verso il cilindro principale disposto sul lato in corrispondenza del quale il materiale entra nella superficie di strisciamento del cilindro a disco, diventando così non parallelo rispetto alla direzione che definisce- la faccia di uscita del cilindro principale, mentre l'angolo obliquo 6 è fissato in modo da soddisfare le seguenti condizioni (1) e (2) in modo da ottenere un rapporto di espansione del diametro esterno avente un valore di 1,15 o più. In accordance with the invention, a pin is arranged along the pass line between a pair of conical type main cylinders and a pair of disc cylinders arranged alternately with respect to each other around the pass line and, when a material to be laminated is perforated and laminated by screwing and advancing the material to obtain a seamless steel tube, each disk cylinder is arranged to be inclined at an oblique angle or inclination a with respect to the line of passage towards the main cylinder arranged on the side at which the material enters the sliding surface of the disc cylinder, thus becoming non-parallel to the direction that defines the exit face of the main cylinder, while the oblique angle 6 is fixed so as to satisfy the following conditions (1) and (2) so as to obtain an external diameter expansion ratio having a value of 1.15 or more.

in cui 01 rappresenta l'angolo della faccia di ingresso del cilindro principale, where 01 represents the angle of the inlet face of the master cylinder,

Θ2 rappresenta l'angolo della faccia di uscita del cilindro principale. Θ2 represents the angle of the exit face of the master cylinder.

I precedenti ed ulteriori scopi e caratteristiche dell'invenzione risulteranno più evidenti dalla descrizione dettagliata seguente considerata in unione con i disegni annessi. The foregoing and further objects and features of the invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La figura 1 rappresenta una vista in pianta schematica di un perforatore utilizzato per attuare il procedimento di perforazione/laminazione secondo la tecnica anteriore. Figure 1 represents a schematic plan view of a perforator used to carry out the perforation / lamination process according to the prior art.

La figura 2 rappresenta una vista in sezione trasversale lungo la linea II-II della figura 1. Figure 2 represents a cross-sectional view along the line II-II of Figure 1.

La figura 3 rappresenta una vista in sezione trasversale che mostra la condizione dell'operazione di perforazione/laminazione per la spiegazione di problemi della tecnica anteriore . Figure 3 is a cross-sectional view showing the condition of the drilling / rolling operation for the explanation of prior art problems.

La figura 4 rappresenta una vista in sezione trasversale che mostra la condizione dell'operazione di perforazione/larainazione per la spiegazione di problemi della tecnica anteriore. Figure 4 is a cross-sectional view showing the condition of the piercing / drawing operation for the explanation of prior art problems.

La figura 5 rappresenta una vista schematica dall'alto del perforatore-secondo 1-a tecnica anteriore in cui i cilindri a disco 3ono inclinati. Figure 5 represents a schematic top view of the prior art perforator 1 in which the disc cylinders 3 are inclined.

La figura 6 rappresenta una vista in sezione trasversale che mostra la condizione dell'operazione di perforazione/laminazione per la spiegazione della velocità di rivoluzione media del materiale durante l'operazione normale di perforazione/laminazione . Figure 6 is a cross-sectional view showing the condition of the punch / roll operation for the explanation of the average speed of revolution of the material during the normal punch / roll operation.

La figura 7 rappresenta una vista in sezione trasversale che mostra la condizione dell'operazione di perforazione/laminazione per la spiegazione della velocità di rivoluzione media del materiale durante l'operazione di perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione del diametro esterno. Figure 7 is a cross-sectional view showing the condition of the drilling / rolling operation for the explanation of the average speed of revolution of the material during the drilling / rolling operation with a high expansion ratio of the outer diameter.

La figura 8 rappresenta un grafico che mostra la deformazione di taglio dovuta alla torsione superficiale durante l'operazione di perforazione/laminazione con la variazione dell'angolo obliquo dei cilindri a disco e del rapporto di espansione del diametro esterno. Figure 8 represents a graph showing the shear deformation due to surface torsion during the drilling / rolling operation with the variation of the oblique angle of the disc cylinders and the expansion ratio of the outer diameter.

La figura 9 rappresenta un diagramma schematico che spiega il procedimento di misura della deformazione di taglio dovuta alla torsione superficiale. Figure 9 represents a schematic diagram explaining the procedure for measuring the shear deformation due to surface torsion.

La figura 10 rappresenta un diagramma che mostra il risultato dell'operazione di perforazione/laminazione con la variazione dell'angolo della faccia di uscita dei cilindri principali, dell’angolo obliquo dei cilindri a disco e del rapporto di espansione del diametro esterno. Figure 10 represents a diagram showing the result of the drilling / rolling operation with the variation of the angle of the exit face of the main cylinders, the oblique angle of the disc cylinders and the expansion ratio of the external diameter.

La figura 11 rappresenta una vista in sezione trasversale che mostra la condizione dell'operazione di perforazione/laminazione per la spiegazione di problemi della tecnica anteriore. Fig. 11 is a cross-sectional view showing the condition of the pierce / laminate operation for the explanation of prior art problems.

La figura 12 rappresenta una vista in pianta schematica del perforatore in accordo con una forma di attuazione dell'invenzione. Figure 12 represents a schematic plan view of the perforator according to an embodiment of the invention.

La figura 13 rappresenta una vista laterale schematica del perforatore in accordo con la forma di attuazione dell'invenzione. Figure 13 represents a schematic side view of the perforator according to the embodiment of the invention.

La figura 14 rappresenta una vista in sezione trasversale lungo la linea XIV-XIV della figura 12. Figure 14 is a cross-sectional view along line XIV-XIV of Figure 12.

La figura 15 rappresenta una vista in pianta schematica del perforatore in accordo con una forma di attuazione dell'invenzione in cui i cilindri principali non hanno un angolo di avanzamento. Figure 15 represents a schematic plan view of the perforator according to an embodiment of the invention in which the main cylinders do not have an angle of advance.

DESCRIZIONE DELLE FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DESCRIPTION OF THE PREFERRED FORMS OF IMPLEMENTATION

Dapprima saranno descritti nel seguito il principio di funzionamento dell'invenzione ed il processo di definizione dei valori di angolo obliquo dei cilindri a disco e del rapporto di espansione del diametro esterno. First, the operating principle of the invention and the process of defining the oblique angle values of the disk cylinders and the expansion ratio of the external diameter will be described below.

In accordo con l'invenzione, con cilindri principali utilizzati nell'operazione di perforazione/laminazione aventi una configurazione di tipo conico e cilindri a disco inclinati di un angolo specifico in una direzione specifica rispetto ad una linea di passata (1'angolo è.indicato come angolo obliquo o di inclinazione), l'angolo della faccia di ingresso e l'angolo della faccia di uscita dei cilindri principali (gli angoli delle facce sono gli angoli dei cilindri principali rispetto alla linea di passata quando l'angolo di avanzamento dei cilindri principali è zero) e l'angolo obliquo sono correlati in relazioni particolari in modo che ai materiale venga applicata una componente di velocità in una direzione inversa al verso di rotazione per mezzo dei cilindri a disco, limitando così il rigonfiamento del diametro esterno del materiale in corrispondenza dell'impegno con i cilindri principali nel verso di rotazione del materiale, impedendo la comparsa di difetti di laminazione e difetti di rigatura prodotti dai pattini ed eliminando la deformazione di taglio dovuta alla torsione superficiale, che è una deformazione di taglio addizionale. In accordance with the invention, with main rolls used in the drilling / rolling operation having a conical type configuration and disc rolls inclined at a specific angle in a specific direction with respect to a pass line (the angle is indicated. as an oblique or slope angle), the angle of the inlet face and the angle of the outlet face of the main cylinders (the angles of the faces are the angles of the main cylinders relative to the line of pass when the angle of advance of the principal is zero) and the oblique angle are related in particular relationships so that a velocity component is applied to the material in a direction opposite to the direction of rotation by means of the disc cylinders, thus limiting the swelling of the outer diameter of the material in correspondence of the engagement with the main rolls in the direction of rotation of the material, preventing the appearance of lamination defects and defects of scoring produced by the shoes and eliminating the shear deformation due to surface torsion, which is an additional shear deformation.

Sarà ora descritta la ragione per cui il rigonfiamento del diametro esterno del materiale nella parte B sul lato di impegno del cilindro principale, come illustrato nella figura 4, aumenta quando si esegue la perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione del diametro esterno. La velocità di rivoluzione del materiale nella sezione trasversale durante l'operazione normale di perforazione/laminazione è simile a quella illustrata nella figura 6. Nella figura 6, VI indica la velocità di rivoluzione media del materiale nella regione di contatto con i cilindri principali 21A, 21B, e V2 indica la velocità di rivoluzione media del materiale sulla faccia di strisciamento dei cilindri a disco. La velocità di rivoluzione del materiale nella sezione trasversale durante l'operazione di perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione del diametro esterno è simile a quella illustrata nella figura 7. Il punto di allontanamento del guscio cavo dai cilindri principali è situato nella seconda metà del lato di uscita dei cilindri principali rispetto al caso dell'operazione normale di perforazione/laminazione, facendo in modo che la distanza tra la coppia di cilindri a disco aumenti nella seconda metà del lato di uscita poiché i cilindri a disco formano circonferenze, producendo una minore resistenza dei cilindri a disco contro il materiale. Come risultato la velocità di rivoluzione media del materiale sulla faccia di strisciamento dei cilindri a disco aumenta rispetto a quella durante l'operazione normale di perforazione/laminazione di Δν2, diventando V2+A V2. D'altra parte la velocità di rivoluzione media del materiale nella regione di contatto con i cilindri principali 21A, 21B diminuisce di Δ VI, diventando Vl-Δνΐ, poiché l'angolo di contatto dei cilindri principali Φ aumenta con l'aumento del rapporto di espansione del diametro esterno, e perciò aumenta lo scorrimento fra i cilindri principali ed il materiale. Cosi, poiché la quantità di materiale che si distacca per unità di tempo dai cilindri a disco nel verso di rotazione del materiale verso il cilindro principale 21B aumenta mentre la quantità di materiale che si impegna con il cilindro principale 21B per unità di tempo diminuisce, il materiale ristagna tra il cilindro a disco 31u ed il cilindro principale 21B e si rigonfia verso l'esterno. It will now be described why the swelling of the OD of the material in part B on the engaging side of the master roll, as shown in Figure 4, increases when drilling / rolling with a high OD expansion ratio. The speed of revolution of the material in the cross section during the normal drilling / rolling operation is similar to that shown in Figure 6. In Figure 6, VI indicates the average speed of revolution of the material in the region of contact with the main rolls 21A, 21B, and V2 indicates the average speed of revolution of the material on the sliding face of the disc cylinders. The speed of revolution of the material in the cross section during the drilling / rolling operation with a high expansion ratio of the OD is similar to that shown in Figure 7. The point where the hollow shell moves away from the main rolls is located in the second half of the exit side of the main rolls compared to the case of the normal punch / roll operation, causing the distance between the pair of disc rolls to increase in the second half of the exit side as the disc rolls form circles, producing a less resistance of the disc cylinders against the material. As a result, the average speed of revolution of the material on the sliding face of the disc rolls increases compared to that during the normal drilling / rolling operation of Δν2, becoming V2 + A V2. On the other hand, the average speed of revolution of the material in the region of contact with the main rolls 21A, 21B decreases by Δ VI, becoming Vl-Δνΐ, since the contact angle of the main rolls Φ increases with the increase of the ratio of expansion of the external diameter, and therefore increases the sliding between the main cylinders and the material. Thus, since the amount of material that detaches per unit of time from the disc rolls in the direction of rotation of the material towards the main roll 21B increases while the amount of material that engages with the main roll 21B per unit of time decreases, the material stagnates between the disc cylinder 31u and the main cylinder 21B and swells outwards.

L'invenzione è stata realizzata in considerazione della causa del rigonfiamento del diametro esterno del materiale nella parte B sul lato di uscita del cilindro principale durante l'operazione di perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione del diametro esterno, come precedentemente descritto. I cilindri a disco sono obliqui rispetto alla linea di passata fornendo una velocità in una direzione opposta al verso di rotazione deL materiale, diminuendo cosi la velocità di distacco dalla superficie dì strisciamento del cilindro a disco e di conseguenza diminuendo la quantità di materiale che si stacca per unità di tempo ed eliminando il rigonfiamento del diametro esterno del materiale nella parte B sul lato di impegno del cilindro principale. Inoltre, poiché l'angolo di contatto Φ dei cilindri principali a questo punto diminuisce, il rapporto di strisciamento sul lato del cilindro principale diminuisce conducendo ad un minore valore di ^ VI riportato nella figura 7, il che aumenta la velocità di inizio impegno con i cilindri principali nel verso di rotazione del materiale, eliminando così il rigonfiamento del diametro esterno del materiale nella parte B sul lato di inizio impegno del cilindro principale. L'effetto sinergico della diminuzione reversibile di V2+ÌV2 in V2 e dell'aumento reversibile di VI- Δνΐ in VI rende possibile eliminare completamente il rigonfiamento del diametro esterno del materiale nella parte B sul lato di inizio di impegno del cilindro principale, ed eseguire un'operazione di perforazione/laminazione stabile senza un distacca Incompleto dai cilindri principali. The invention was made in consideration of the cause of the swelling of the outer diameter of the material in part B on the exit side of the main roll during the drilling / rolling operation with a high expansion ratio of the outer diameter, as previously described. The disc cylinders are oblique with respect to the pass line providing a speed in a direction opposite to the direction of rotation of the material, thus decreasing the speed of detachment from the sliding surface of the disc cylinder and consequently decreasing the amount of material that detaches. per unit of time and eliminating the swelling of the outer diameter of the material in part B on the engaging side of the main roll. Also, as the contact angle Φ of the main rollers at this point decreases, the sliding ratio on the side of the main roll decreases leading to a lower value of ^ VI shown in Figure 7, which increases the engagement initiation speed with the main cylinders in the direction of rotation of the material, thus eliminating the swelling of the external diameter of the material in part B on the side of the start of engagement of the main cylinder. The synergistic effect of the reversible decrease of V2 + ÌV2 in V2 and of the reversible increase of VI- Δνΐ in VI makes it possible to completely eliminate the swelling of the outer diameter of the material in part B on the starting side of engagement of the main cylinder, and to perform a stable punch / laminate operation without an Incomplete release from the main rolls.

Gli inventori della presente hanno eseguito operazioni di perforazione/laminazione in condizioni variabili con angoli obliqui differenti 6 dei cilindri a disco e rapporti di espansione differenti del diametro esterno, ottenendo i seguenti risultati. Le condizioni di perforazione/laminazione di queste operazioni erano le seguenti. Sono stati utilizzati cilindri principali del tipo a botte e del tipo conico. I risultati di questi processi {deformazione di taglio dovuta alla torsione superficiale) sono riportati nella figura 8. The inventors of the present have performed drilling / rolling operations under varying conditions with different oblique angles 6 of the disc cylinders and different expansion ratios of the external diameter, obtaining the following results. The perforation / lamination conditions of these operations were as follows. Barrel-type and conical-type main cylinders were used. The results of these processes (shear deformation due to surface torsion) are shown in Figure 8.

Materiale del campione: lingotto tondo pieno con diametro esterno 70 mm realizzato in S45C. Sample material: 70mm OD solid round ingot made of S45C.

Angolo della faccia di ingresso (Θ1) del cilindro principale: 3°. Angle of the inlet face (Θ1) of the main cylinder: 3 °.

Angolo della faccia di uscita (Θ2) del cilindro principale: 3°. Angle of the exit face (Θ2) of the main cylinder: 3 °.

Diametro della porzione a gola del cilindro principale: 410 mm. Diameter of the groove portion of the main cylinder: 410 mm.

Angolo di avanzamento (β) del cilindro principale: 12°. Advance angle (β) of the main cylinder: 12 °.

La deformazione di taglio dovuta alla torsione superficiale che è utilizzata quale indice dei risultati riporta-ti nella figura 8 è una deformazione di taglio addizionale che provoca difetti sulla superficie esterna del guscio ca-vo, ed è ottenuta dal livello di torsione di una fessura prodotta da un'operazione di perforazione/laminazione dopo taglio della fessura rettilinea sulla superficie esterna del lingotto tondo, come illustrato nella figura 9. I cilindri principali del tipo a botte ed i cilindri principali di tipo conico provocano una deformazione di taglio a causa della torsione superficiale in versi di torsione opposti, mentre il verso di torsione prodotto dai cilindri del tipo a botte è supposto positivo. Il segno dell'angolo obliquo 5 è supposto positivo quando l'obliquità è prodotta in una direzione verso i cilindri principali disposti sul lato da cui il materiale entra nella superficie di strisciamento dei cilindri a disco. The shear deformation due to surface torsion which is used as an index of the results reported in Figure 8 is an additional shear deformation which causes defects on the outer surface of the hollow shell, and is obtained from the level of twist of a crack produced. from a drilling / rolling operation after cutting the straight slot on the outer surface of the round ingot, as shown in Figure 9. The barrel-type main rolls and the conical-type main rolls cause shear deformation due to surface torsion in opposite directions of torsion, while the direction of torsion produced by barrel-type cylinders is assumed to be positive. The sign of the oblique angle 5 is assumed to be positive when the obliquity is produced in a direction towards the main cylinders arranged on the side from which the material enters the sliding surface of the disc cylinders.

Nel caso dell'operazione di perforazione/laminazione in cui si utilizzano cilindri principali del tipo a botte, la deformazione di taglio dovuta alla torsione superficiale aumenta con l'aumento dell'angolo obliquo δ e con l'aumento del rapporto di espansione del diametro esterno, come si vede dai risultati riportati nella figura 8. Nel caso dell'operazione di perforazione/laminazione in cui si utilizzano i cilindri principali di tipo conico, d'altra parte, la deformazione di taglio dovuta alla torsione superficiale diminuisce con l'aumento dell'angolo obliquo 6 e con l'aumento del rapporto di espansione del diametro esterno, come si vede dai risultati riportati nella figura 8, permettendo di ottenere una migliore qualità della superficie esterna. In the case of the drilling / rolling operation where barrel-type main rolls are used, the shear deformation due to surface torsion increases as the oblique angle δ increases and the expansion ratio of the outer diameter increases. , as can be seen from the results shown in figure 8. In the case of the drilling / rolling operation where conical type main rolls are used, on the other hand, the shear deformation due to the surface torsion decreases with the increase of the oblique angle 6 and with the increase in the expansion ratio of the external diameter, as can be seen from the results reported in Figure 8, allowing to obtain a better quality of the external surface.

Cosi si è trovato che, inclinando i cilindri a disco rispetto alla linea di passata in una direzione tale da diminuire la velocità di rivoluzione del materiale, l'unico risultato ottenuto è una qualità della superficie esterna ulteriormente peggiorata per il guscio cavo nel caso in cui si utilizzino cilindri principali del tipo a botte, indicando che ciò non è adatto per un'operazione di perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione della superficie esterna, mentre applicando una obliquità simile ai cilindri a disco facendo uso dei cilindri principali di tipo conico si è ottenuta una migliore qualità della superficie esterna per il guscio cavo, il che è opportuno per l'operazione di perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione della superficie esterna. Thus it has been found that, by tilting the disc cylinders with respect to the line of pass in a direction such as to decrease the revolution speed of the material, the only result obtained is a further deteriorated external surface quality for the hollow shell in the event that barrel type main rolls are used, indicating that this is not suitable for a drilling / rolling operation with a high external surface expansion ratio, while applying a similar skew to disc rolls using conical type main rolls A better outer surface quality has been achieved for the hollow shell, which is desirable for the drilling / rolling operation with a high outer surface expansion ratio.

Gli inventori della presente hanno anche eseguito operazioni di perforazione/laminazione in condizioni variabili modificando gli angoli Θ2 della faccia di uscita dei cilindri principali, gli angoli obliqui 6 dei cilindri a disco ed i rapporti di espansione del diametro esterno, utilizzando cilindri principali di tipo conico, ed hanno ottenuto i seguenti risultati. Le condizioni di perforazione/laminazione di queste operazioni erano le seguenti. I risultati di questi processi sono riportati nella figura 10. The inventors of the present have also performed drilling / rolling operations under varying conditions by modifying the angles Θ2 of the exit face of the main rolls, the oblique angles 6 of the disc rolls and the expansion ratios of the external diameter, using conical type main rolls. , and have obtained the following results. The perforation / lamination conditions of these operations were as follows. The results of these processes are shown in Figure 10.

Materiale del campione: lingotto tondo pieno con un diametro esterno di 70 mm realizzato in S45C. Sample material: solid round ingot with an outer diameter of 70mm made of S45C.

Angolo della faccia di uscita (02) del cilindro principale: da 3° a 5°. Angle of the exit face (02) of the main cylinder: 3 ° to 5 °.

Angolo di incrocio ( γ ) del cilindro principale: 20°. Angolo di avanzamento (β) del cilindro principale: da 8° a 12°. Crossing angle (γ) of the main cylinder: 20 °. Advance angle (β) of the main cylinder: 8 ° to 12 °.

Rapporto tra lo spessore di parete t ed il diametro esterno d (t/d) del guscio cavo: da 0,05 a 0,06. Ratio between the wall thickness t and the external diameter d (t / d) of the hollow shell: from 0.05 to 0.06.

Nella figura 10, il simbolo x indica un caso in cui si è verificato un distacco incompleto dai cilindri principali o difetti sulla superficie esterna, ed il simbolo indica un caso in cui è stata eseguita un'operazione soddisfacente di perforazione/laminazione. Dai risultati riportati nella figura 10, è evidente che l'aumento dell'angolo obliquo δ produce risultati migliori nel caso dell'operazione di perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione del diametro esterno. E' anche indicato che l’operazione di perforazione/laminazione con un rapporto di espansione del diametro esterno di 1,15 o più richiede che l'angolo obliquo 6 sia almeno 2° più grande dell'angolo Θ2 della faccia di uscita dei cilindri principali. In Figure 10, the symbol x indicates a case in which an incomplete detachment from the main rolls or defects on the outer surface has occurred, and the symbol indicates a case in which a satisfactory drilling / rolling operation has been performed. From the results reported in Figure 10, it is evident that increasing the oblique angle δ produces better results in the case of the drilling / rolling operation with a high expansion ratio of the outer diameter. It is also indicated that the drilling / rolling operation with an OD expansion ratio of 1.15 or more requires the oblique angle 6 to be at least 2 ° greater than the angle Θ2 of the exit face of the main rolls .

Sarà ora descritta nel seguito la ragione della definizione del campo di angolo di obliquo 6 che è fissata sulla base dei risultati precedentemente descritti secondo l'invenzione. Anche se un angolo obliquo 6 più grande rende possibile eliminare la deformazione di taglio dovuta alla torsione superficiale ed il distacco incompleto dai cilindri principali, vi è un limite superiore all'angolo imposto da restrizioni dell'impianto e perciò il limite superiore è fissato a 9°. Inoltre poiché l'operazione di perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione del diametro esterno può essere eseguita quando l'angolo obliquo 6 è almeno 2° più grande dell'angolo Θ2 della faccia di uscita dei cilindri principali, il limite inferiore è fissato a Θ2+2<®>. Per queste ragioni, sono fissate le condizioni (1) precedenti. Nello stesso tempo l'aumento dell’angolo obliquo δ in misura eccessiva rispetto all'angolo Θ1 della faccia di ingresso dei cilindri principali conduce ad un maggiore spazio tra la faccia di ingresso del cilindro principale e la faccia laterale del cilindro a disco producendo una pressione insufficiente contro il materiale in corrispondenza della faccia di ingresso nella direzione del cilindro a disco ed un maggiore allargamento del diametro esterno del materiale nella direzione di guida, per cui il rapporto - ellittico (rapporto tra il diametro massimo ed il diametro minimo della sezione trasversale del materiale) aumenta e si verifica l'impegno incompleto. Allo scopo di impedire:questo difetto, il campo di angolo obliquo δ rispetto all'angolo Θ1 della faccia di ingresso dei cilindri principali è fissato secondo la condizione (2). The reason for the definition of the oblique angle field 6 which is fixed on the basis of the previously described results according to the invention will now be described below. Although a larger oblique angle 6 makes it possible to eliminate shear deformation due to surface torsion and incomplete detachment from the main rollers, there is an upper limit to the angle imposed by implant restrictions and therefore the upper limit is set at 9 °. Furthermore, since the drilling / rolling operation with a high expansion ratio of the outer diameter can be performed when the oblique angle 6 is at least 2 ° larger than the angle Θ2 of the exit face of the main rolls, the lower limit is fixed a Θ2 + 2 <®>. For these reasons, the previous conditions (1) are established. At the same time, increasing the oblique angle δ to an excessive extent with respect to the angle Θ1 of the inlet face of the main cylinders leads to a greater space between the inlet face of the main cylinder and the side face of the disc cylinder, producing a pressure insufficient against the material at the inlet face in the direction of the disk cylinder and a greater enlargement of the outer diameter of the material in the driving direction, so that the - elliptical ratio (ratio between the maximum diameter and the minimum diameter of the cross section of the material) increases and incomplete engagement occurs. In order to prevent: this defect, the oblique angle range δ with respect to the angle Θ1 of the inlet face of the main cylinders is fixed according to condition (2).

Il perforatore descritto nella domanda di brevetto giapponese pubblicata No. 63-90.306 (1988) è provvisto di un meccanismo di inclinazione che dispone i cilindri a disco sostanzialmente paralleli all'angolo della faccia di uscita del cilindro principale e di un meccanismo di spostamento che fissa la distanza tra il cilindro principale ed il cilindro a disco quasi a zero, impedendo cosi che il materiale sia schiacciato infiltrandosi nella parte C illustrata nella figura 11 e stabilizzando la configurazione del materiale. Nell'operazione di perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione del diametro esterno considerata dall'invenzione, d'altra parte, il problema focale non è lo schiacciamento con infiltrazione del materiale sul lato di ingresso della superficie di strisciamento del cilindro a disco, ma il distacco incompleto dai cilindri principali a causa di un maggiore angolo di contatto dei cilindri principali nel verso di rotazione del materiale e difetti sulla superficie esterna, come precedentemente descritto. L'invenzione è stata realizzata per risolvere questi problemi. The punch described in Japanese published patent application No. 63-90.306 (1988) is provided with a tilt mechanism which arranges the disc cylinders substantially parallel to the angle of the exit face of the main cylinder and with a displacement mechanism which fixes the distance between the main cylinder and the disk cylinder is almost zero, thus preventing the material from being crushed by infiltrating the part C shown in Figure 11 and stabilizing the configuration of the material. In the drilling / rolling operation with a high external diameter expansion ratio considered by the invention, on the other hand, the focal problem is not the crushing with infiltration of the material on the inlet side of the sliding surface of the disc cylinder, but the incomplete detachment from the main rolls due to a greater contact angle of the main rolls in the direction of rotation of the material and defects on the external surface, as previously described. The invention was made to solve these problems.

L'invenzione consiste in una tecnologia per impedire un distacco incompleto dai cilindri principali diminuendo l'angolo di contatto di cilindri principali e rende possibile eseguire l'operazione di perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione del diametro esterno, semplicemente impartendo una componente di velocità opposta al verso di rotazione del materiale, ed è sostanzialmente differente da tecnologie che rendono quasi nulla la distanza tra il cilindro principale ed il cilindro a disco nella regione di laminazione, come quella descritta nella domanda di brevetto giapponese pubblicata No. 63-90.306 (1988). Con la tecnologia come descritto nella domanda di brevetto giapponese pubblicata No. 63-90.306 (1988), in cui i cilindri a disco sono disposti in parallelo con l'angolo della faccia di uscita dei cilindri principali, non è possibile eseguire un'operazione di perforazione/laminazione stabile con un elevato rapporto di espansione del diametro esterno, come si può vedere dai risultati riportati nella figura 10. Secondo l'invenzione, è possibile eseguire un'operazione di perforazione/laminazione stabile con un elevato rapporto di espansione del diametro esterno utilizzando una configurazione specifica dei cilindri principali (forma conica), inclinando i cilindri a disco di un angolo di almeno 2° maggiore dell'angolo della faccia di uscita (la condizione (1) precedente) e limitando gli angoli di inclinazione dei cilindri a disco rispetto all'angolo della faccia di ingresso in un campo particolare (la condizione (2) precedente). The invention consists of a technology for preventing incomplete detachment from the main rolls by decreasing the contact angle of the main rolls and makes it possible to perform the drilling / rolling operation with a high expansion ratio of the outer diameter, simply by imparting a component of speed opposite to the direction of rotation of the material, and is substantially different from technologies that make the distance between the main roller and the disk roller in the rolling region almost zero, such as that described in Japanese patent application published No. 63-90.306 ( 1988). With the technology as described in Japanese published patent application No. 63-90.306 (1988), wherein the disc cylinders are arranged in parallel with the angle of the exit face of the main cylinders, it is not possible to perform an operation of Stable perforation / rolling with a high OD expansion ratio, as can be seen from the results shown in Figure 10. According to the invention, a stable perforation / rolling operation with a high OD expansion ratio can be performed using a specific configuration of the main cylinders (conical shape), tilting the disc cylinders by an angle of at least 2 ° greater than the angle of the outlet face (condition (1) above) and limiting the inclination angles of the disc cylinders with respect to the angle of the entrance face in a particular field (the condition (2) above).

Forme di attuazione preferite dell'invenzione saranno descritta nel seguito. Preferred embodiments of the invention will be described below.

La figura 12 rappresenta una vista in pianta schematica del perforatore utilizzato in una forma di attuazione dell'invenzione, la figura 13 ne rappresenta una vista laterale schematica, la figura 14 rappresenta una vista in sezione trasversale lungo la linea XIV-XIV della figura 12, e la figura 15 rappresenta una vista in pianta schematica del perforatore utilizzato in una forma di attuazione dell'invenzione in cui i cilindri principali non hanno un angolo di avanzamento. Figure 12 represents a schematic plan view of the perforator used in an embodiment of the invention, Figure 13 represents a schematic side view, Figure 14 represents a cross-sectional view along the line XIV-XIV of Figure 12, and Figure 15 is a schematic plan view of the perforator used in an embodiment of the invention in which the main rolls do not have an angle of advance.

Il perforatore utilizzato in questa forma di attuazione comprende una coppia di cilindri principali 1A, 1B, una spina 2 ed una coppia di cilindri a disco. 3u, 3d. Il simbolo B indica un lingotto tondo trasferito nella direzione indicata dalla freccia vuota Y, che è sottoposto all'operazione di perforazione/laminazione trasformandosi in un guscio cavo H ed è allontanato. Nelle figure 12, 13, 15 il lato di ingresso dell'operazione di perforazione è disposto a sinistra ed il lato di uscita dell'operazione di perforazione è disposto a destra. La figura 14 mostra una vista in sezione trasversale dal lato di ingresso dell’operazione di perforazione. The punch used in this embodiment comprises a pair of main cylinders 1A, 1B, a pin 2 and a pair of disc cylinders. 3u, 3d. The symbol B indicates a round ingot transferred in the direction indicated by the hollow arrow Y, which is subjected to the drilling / rolling operation turning into a hollow shell H and is removed. In Figures 12, 13, 15 the inlet side of the piercing operation is arranged on the left and the outlet side of the piercing operation is arranged on the right. Figure 14 shows a cross-sectional view from the inlet side of the drilling operation.

I cilindri principali 1A, 1B hanno porzioni a gola 11 di configurazione cilindrica corta vicino alla porzione centrale nella loro direzione assiale, che sono interposte tra una porzione di ingresso 12 avente sostanzialmente una forma a tronco di cono il cui diametro si riduce verso l'estremità sul lato di ingresso e il cui angolo della faccia di ingresso è Θ1, ed una porzione di uscita 13 avente sostanzialmente una forma a tronco di cono il cui diametro aumenta verso l'estremità sul lato di uscita ed il cui angolo della faccia di uscita è Θ2, formando cosi una configurazione complessiva di tipo conico. I cilindri principali 1A, 1B sono inclinati dalla linea di passata X-X di un angolo di avanzamento β come illustrato nella figura 13, e sono disposti sui due lati della linea di passata X-X deL lingotto tondo B mentre ognuno dei cilindri principali è inclinato di un angolo di incrocio specifico rispetto alla linea di passata X-X, come illustrato nella figura 12. I cilindri principali 1A, 1B sono disposti in modo da essere fatti ruotare intorno ai loro assi da dispositivi di comando non illustrati nel disegno. The main cylinders 1A, 1B have throat portions 11 of short cylindrical configuration close to the central portion in their axial direction, which are interposed between an inlet portion 12 substantially having a truncated cone shape whose diameter is reduced towards the end on the inlet side and whose inlet face angle is Θ1, and an outlet portion 13 substantially having a truncated cone shape whose diameter increases towards the end on the outlet side and whose outlet face angle is Θ2, thus forming an overall conical configuration. The main rolls 1A, 1B are inclined from the pass line X-X by a feed angle β as shown in Figure 13, and are arranged on both sides of the pass line X-X of the round ingot B while each of the main rolls is inclined by an angle of specific crossing with respect to the line of pass X-X, as illustrated in figure 12. The main cylinders 1A, 1B are arranged in such a way as to be made to rotate around their axes by control devices not shown in the drawing.

La spina 2 ha una configurazione complessiva a pallottola, con la sua estremità di base supportata sulla punta di una barra di mandrino M. La spina 2 è posizionata sulla linea di passata X-X in modo da essere mantenuta su di essa al centro dello spazio tra i cilindri principali 1A, 1B, ed è in grado di ruotare intorno alla linea di passata X-X. La base della barra di mandrino M è collegata ad un blocco di spinta che non è illustrato nel disegno. The pin 2 has an overall bullet-like configuration, with its base end supported on the tip of a mandrel bar M. The pin 2 is positioned on the pass line X-X so as to be held on it in the center of the space between main cylinders 1A, 1B, and is able to rotate around the X-X pass line. The base of the spindle bar M is connected to a push block which is not shown in the drawing.

Il cilindro a disco 3u è disposto, con la sua faccia di strisciamento di configurazione concava di fronte alla regione di movimento del lingotto tondo B, mentre è inclinato verso il lato del cilindro principale 1A con un angolo obliquo o di inclinazione <5 che è 2° più grande dell'angolo della faccia di uscita 32 del cilindro principale 1A, come illustrato nella figura 15, in modo da poter impartire una componente di velocità Λ V3 in una direzione opposta al verso di rotazione del lingotto tondo B. Il cilindro a disco 3d è disposto inclinato dello stesso angolo (angolo di inclinazione 6) in una direzione opposta a quella del cilindro a disco 3u. I cilindri a disco 3u, 3d sono azionati in modo da ruotare nel verso di rotazione del lingotto tondo B da dispositivi di comando non illustrati nel disegno. The disk cylinder 3u is arranged, with its sliding face of concave configuration facing the region of movement of the round ingot B, while it is inclined towards the side of the main cylinder 1A with an oblique or inclination angle <5 which is 2 ° larger than the angle of the outlet face 32 of the main cylinder 1A, as illustrated in Figure 15, so as to be able to impart a velocity component Λ V3 in a direction opposite to the direction of rotation of the round ingot B. The disk cylinder 3d is disposed inclined at the same angle (inclination angle 6) in a direction opposite to that of the disk cylinder 3u. The disk cylinders 3u, 3d are operated so as to rotate in the direction of rotation of the round ingot B by control devices not shown in the drawing.

In tale perforatore come precedentemente descritto, il lingotto tondo B che è stato riscaldato ad una temperatura specifica in un forno di riscaldamento è trasferito con il suo asse allineato con la linea di passata X-X nella direzione indicata da una freccia vuota Y, e si impegna con porzioni di incfresso 12, 12 dei cilindri principali 1A, 1B in corrispondenza della sua punta. Quindi il lingotto tondo B è fatto avanzare lungo la linea di passata X-X dai cilindri a disco 3u, 3d ed è forato e laminato mentre riceve una pressione intermittente una volta ogni mezzo giro tra i cilindri principali 1A, 1B e la spina 2,essendo fatto avanzare a vite lungo la linea di passata X-X dalla rivoluzione dei cilindri principali 1A, 1B. Quando il lingotto tondo B non è premuto, il materiale è schiacciato all'esterno nella direzione radiale dalla rotazione del lingotto tondo B come illustrato nella figura 14, benché i cilindri a disco 3u, 3d realizzino un contatto di strisciamento con la circonferenza della porzione che è schiacciata verso l'esterno, eliminando cosi l'impegno del diametro esterno oltre questa superficie di contatto di strisciamento. Come risultato il materiale è laminato mentre presenta una configurazione ellittica, ed è formato gradualmente in una forma circolare mentre il materiale si muove verso valle nella direzione di trasferimento, in modo da far uscire il guscio cavo H. In such a perforator as previously described, the round ingot B which has been heated to a specific temperature in a heating furnace is transferred with its axis aligned with the pass line X-X in the direction indicated by a blank arrow Y, and engages with intersection portions 12, 12 of the main cylinders 1A, 1B at its tip. Then the round ingot B is advanced along the pass line X-X by the disc cylinders 3u, 3d and is drilled and laminated while receiving intermittent pressure once every half turn between the main cylinders 1A, 1B and the pin 2, being done advance by screw along the line of pass X-X from the revolution of the main cylinders 1A, 1B. When the round ingot B is not pressed, the material is squeezed outward in the radial direction by the rotation of the round ingot B as illustrated in Figure 14, although the disc cylinders 3u, 3d make sliding contact with the circumference of the portion which it is squeezed outwards, thus eliminating the engagement of the outer diameter beyond this sliding contact surface. As a result the material is laminated while exhibiting an elliptical configuration, and is gradually formed into a circular shape as the material moves downstream in the direction of transfer, so that the hollow shell H.

Il risultato dell'esecuzione effettiva dell'operazione di perforazione/laminazione secondo l'invenzione sarà descritto nel seguito. Le condizioni dell'operazione di perforazione/laminazione sono le seguenti, ed il risultato dell'operazione è riportato nella Tabella 1. Risultati di un'operazione di riferimento eseguita a titolo di confronto in condizioni fuori dal campo previsto dalla presente invenzione sono anche riportati nella Tabella 1. The result of the actual execution of the drilling / rolling operation according to the invention will be described below. The conditions of the drilling / rolling operation are as follows, and the result of the operation is reported in Table 1. Results of a reference operation performed by way of comparison in conditions outside the range envisaged by the present invention are also reported in Table 1.

Lingotto tondo: acciaio al carbonio 0,2% colato in continuo con un diametro di 70 mm. Round ingot: 0.2% carbon steel continuously cast with a diameter of 70 mm.

Rapporto di espansione del diametro esterno: da 1,3 ad 1,45. Expansion ratio of the external diameter: from 1.3 to 1.45.

Rapporto tra lo spessore di parete t ed il diametro esterno d (t/d) del guscio cavo: 0,05. Ratio between the wall thickness t and the external diameter d (t / d) of the hollow shell: 0.05.

Angolo di incrocio ( γ ) del cilindro principale: 20°. Angolo di avanzamento (fi): 12°. Crossing angle (γ) of the main cylinder: 20 °. Advancement angle (fi): 12 °.

Angolo della faccia di ingresso (Θ1): 3°, 3,5°, 4°. Angolo della faccia di uscita (Θ2): 3°, 4°, 5°, 6°. Angolo di inclinazione (6): da 0° a 9°. Inlet face angle (Θ1): 3 °, 3.5 °, 4 °. Angle of the exit face (Θ2): 3 °, 4 °, 5 °, 6 °. Tilt angle (6): from 0 ° to 9 °.

Velocità dei cilindri a disco nella direzione di laminazione: 1,1 x velocità del guscio cavo nella direzione di laminazione. Speed of the disc rolls in the rolling direction: 1.1 x speed of the hollow shell in the rolling direction.

TABELLA 1 TABLE 1

Nella Tabella lr il simbolo x nella colonna della comparsa di distacco incompleto dai cilindri principali indica che si è verificato un distacco incompleto. Il simbolo x nella colonna di comparsa di difetto sulla superficie esterna indica che si è generato un difetto sulla superficie esterna del tubo a causa della deformazione di taglio dovuta alla torsione superficiale, o si è generata una rigatura dovuta al pattino a disco sulla superficie esterna del guscio cavo. Inoltre il simbolo x nella colonna della comparsa di impegno incompleto indica che si è verificato un impegno incompleto. Il simbolo d'altra parte, indica che non si è verificato tale problema. Il simbolo - indica che non è stato possibile determinare se tale problema si è verificato oppure no. In Table lr, the x symbol in the column showing incomplete detachment from the main cylinders indicates that an incomplete detachment has occurred. The x symbol in the column showing a defect on the external surface indicates that a defect has been generated on the external surface of the pipe due to the shear deformation due to surface torsion, or a scratch has been generated due to the disc pad on the external surface of the hollow shell. In addition, the x symbol in the incomplete commitment column indicates that an incomplete commitment has occurred. The symbol on the other hand, indicates that this problem has not occurred. The symbol - indicates that it was not possible to determine whether this problem occurred or not.

Come sarà evidente dai risultati riportati nella Tabella 1, un distacco incompleto dai cilindri principali ed un difetto sulla superficie esterna si sono verificati nei casi di riferimento da 1 a 3 che non soddisfavano la condizione precedente (1) (02+2° < 6 < 9°). Nel caso di riferimento 4 che non soddisfava la condizione precedente (2) (6+01 < 12°), si è verificato un impegno incompleto. In tutti gli esempi dell'invenzione che soddisfavano le condizioni precedenti (1) e (2), l'operazione di perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione del diametro esterno può essere eseguita in modo stabile migliorando la qualità della superficie esterna del guscio cavo senza comparsa di difetti di laminazione e ciò rende possibile ampliare notevolmente il campo di tubi di acciaio che possono essere prodotti con il perforatore. As will be evident from the results reported in Table 1, an incomplete detachment from the main cylinders and a defect on the external surface occurred in reference cases 1 to 3 which did not satisfy the previous condition (1) (02 + 2 ° <6 < 9 °). In reference case 4 which did not satisfy the previous condition (2) (6 + 01 <12 °), an incomplete commitment occurred. In all examples of the invention which fulfilled the above conditions (1) and (2), the drilling / rolling operation with a high expansion ratio of the outer diameter can be performed stably by improving the quality of the outer surface of the shell cable without the appearance of lamination defects and this makes it possible to significantly expand the range of steel tubes that can be produced with the perforator.

Secondo l'invenzione, come descritto in dettaglio in precedenza, poiché si utilizzano i cilindri principali di tipo conico e l'angolo di inclinazione dei cilindri a disco, l'angolo della faccia di uscita e l'angolo della faccia di ingresso dei cilindri principali sono fissati nei campi particolari come precedentemente descritto, l'operazione di perforazione/laminazione con un elevato rapporto di espansione del d.iametro esterno (1,15 o più) può essere eseguita uniformemente senza inconvenienti quali distacco incompleto dai cilindri principali, difetto sulla superficie esterna del tubo ed impegno incompleto, rendendo possibile ampliare notevolmente il campo di tubi di acciaio che possono essere prodotti e riducendo i loro costi di fabbricazione. According to the invention, as described in detail above, since conical-type main cylinders are used and the angle of inclination of the disc cylinders, the angle of the outlet face and the angle of the inlet face of the main cylinders are fixed in the particular fields as previously described, the drilling / rolling operation with a high expansion ratio of the outer diameter (1.15 or more) can be performed uniformly without drawbacks such as incomplete detachment from the main rolls, defect on the surface outer tube and incomplete engagement, making it possible to greatly expand the range of steel tubes that can be produced and reducing their manufacturing costs.

Poiché la presente invenzione può essere attuata in diverse forme senza allontanarsi dallo spirito delle sue caratteristiche essenziali, la presente forma di attuazione è perciò illustrativa e non limitativa, poiché l'ambito dell'invenzione è definito dalle rivendicazioni annesse piuttosto che dalla descrizione che le precede, e tutte le varianti che rientrano nell'ambito e nei limiti delle rivendicazioni, o equivalenti a tale ambito e a tali limiti, sono perciò intese coperte dalle rivendicazioni. Since the present invention can be implemented in different forms without departing from the spirit of its essential features, the present embodiment is therefore illustrative and not limiting, since the scope of the invention is defined by the appended claims rather than by the preceding description. , and all the variants falling within the scope and limits of the claims, or equivalent to this scope and limits, are therefore intended to be covered by the claims.

Claims

CLAIMS 1. Drilling / rolling process for a seamless steel tube, using a pin arranged along a pass line between a pair of conical-type main cylinders and a pair of disc cylinders which are arranged alternately with respect to each other around the pass line, in order to drill and laminate a material to be laminated by screwing and advancing the material to obtain a seamless steel tube; characterized by the fact that: the disc cylinders are arranged so as to be inclined by an angle of inclination & with respect to the line of pass towards the main cylinder disposed on the inlet side, where the material enters the sliding face of the disc cylinder, so as not to be parallel with the angle of the exit face of the main cylinder, while the angle of inclination 6 is fixed so as to satisfy the following conditions (1) and (2): where Θ1 represents the angle of the inlet face of the master cylinder, and Θ2 represents the angle of the exit face of the master cylinder.

2. A perforation / lamination process according to claim 1, wherein: the outer diameter expansion ratio (ratio of the outer diameter of the material after drilling to the outer diameter of the material before drilling) is 1.15 or more.

3. A perforation / lamination process according to claim 2, wherein: the expansion ratio of the external diameter is included in a range from 1.3 to 1.45.

4. A perforation / lamination process according to claim 1, wherein: the angle Θ1 of the inlet face of the main cylinder is included in a range of 3 ° <Θΐ <4 °.

5. A perforation / lamination process according to claim 1, wherein: the angle Θ2 of the exit face of the main cylinder is included in a range of 3 ° <Θ2 <6 °.

6. Drilling / rolling device for a seamless steel tube, using a pin arranged along a pass line between a pair of conical-type main cylinders and a pair of disc cylinders which are arranged alternately with respect to each other around the pass line, in order to drill and laminate a material to be laminated by screwing and advancing the material to obtain a seamless steel tube; characterized in that it includes: a pair of conical type main cylinders and a pair of disc cylinders which are arranged alternately with respect to each other around the line of pass, in which the disc cylinders are arranged so as to be inclined by an angle of inclination 6 with respect to the line of pass to the main cylinder located on the inlet side, where the material enters the sliding face of the disc cylinder, so as to become non-parallel to the angle of the exit face of the main cylinder, while the inclination angle <5 is fixed to satisfy the following conditions (1) and (2): where Θ1 represents the angle of the inlet face of the master cylinder, and 02 represents the angle of the exit face of the main cylinder.

7. Perforating / laminating device according to claim 6, wherein: the outer diameter expansion ratio (ratio of the outer diameter of the material after drilling to the outer diameter of the material before drilling) is 1.15 or more.

8. Perforating / laminating device according to claim 6, wherein: each of the pair of main cylinders comprises a throat portion of short cylindrical configuration which is centrally positioned in its axial direction; an inlet portion having a substantially frusto-conical shape whose diameter is reduced from the groove portion towards the end on the inlet side, and whose inlet face angle is Θ1; and a substantially frusto-conical shaped outlet portion whose diameter is reduced from the groove portion towards the end on the outlet side, and whose outlet face angle is 02.

9. Perforating / laminating device according to claim 6, wherein: each of the pair of disk cylinders has a disk shape with the peripheral surface facing the concave configuration pin.