/il§\ POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 47184 KI.'7 b, 3/SO KL internat. B 21 c AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA*) (Katedra Maszyn Hutniczych) Kraków, Polska Sposób przepychania rur bez szwu na gorqco oraz urzqdzenie do wykonywania tego sposobu Patent trwa od dnia 21 lipca 1960 r.Przedmiotem wynalazku jest sposób prze¬ pychania rur bez szwu na goraco przez cia¬ gadla z walcami oraz urzadzenie do wykony¬ wania tego sposobu, charakteryzujace sie od¬ powiednim wyposazeniem przepycharki.Znany dotychczas proces przepychania rur polega na ksztaltowaniu wydluzajacym scia¬ nek tulei z dnem, nalozonej na napedzany trzpien, przechodzacy wraz z tuleja przez sze¬ reg ciagadel przepycharki. Przenoszenie mocy niezbednej do uzyskania odksztalcen plastycz¬ nych za pomoca napedzanego trzpienia i przy zastosowaniu luzno biegnacych walców powo¬ duje, ze mechanika procesu przepychania rózni sie w swej istocie od mechaniki procesów wal¬ cowania ciaglego. Róznica polega na tym, ze *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest dr inz. Wladyslaw Dobrucki. przy stosowaniu walców nienapedzanych nie ma mozliwosci celowego i regulowanego wywoly¬ wania naciagu miedzy ciagadlami oraz, ze predkosc metalu jest mniejsza a co najwyzej równa predkosci trzpienia.Zrównanie predkosci metalu z predkoscia trzpienia wystepuje wylacznie na odcinku mie¬ dzy denkiem tulei i aktualnie najblizszym mu ciagadlem. W zwiazku z tym wszystkie sily tarcia miedzy trzpieniem a metalem sumuja sie na trzpieniu i sa skierowane przeciwnie do kierunku jego ruchu. Powoduje to zaklesz¬ czanie sie scianek rur na trzpieniu, co jest powodem wzrostu obciazen oraz zwiekszenia tendencji do wyciskania metalu do przeswitów miedzy kolnierzami walców. Ten stan pogarsza sie jeszcze wskutek tego," ze rozciaganie czesci scianek odsztalconych posrednio, powoduje wy¬ stapienie ujemnych naprezen poczatkowych nagranicy wejscia metalu do strefy odksztalcen bezposrednich, natomiast na wyjsciu z ciagadla powstaje czesto nieregulowany naciag. Skut¬ kiem tego nastepuje pekanie scianek rur w stre¬ fie odksztalcen posrednich oraz urywanie sie rur.Trudnosci zwiazane z opanowaniem wymie¬ nionych i z nimi zwiazanych zjawisk, wyni¬ kajacych z charakteru procesu przepychania powoduja, ze nawet przy zastosowaniu ciaga¬ del czterowalcowych produkuje sie powszech¬ nie rury nie dluzsze niz 7—8 m a tylko w wy¬ jatkowych przypadkach uzyskuje sie rury o dlu¬ gosci do 10 m. Znane klasyczne przepycharki byly wyposazone w ciagadla stale, przy czym w miare rozwoju procesu w miejsce ciagadel stalych zaczeto wprowadzac ciagadla walcowe, wyposazone w trzy lub cztery walce wolno- bicgnace (nienapedzane).W niektórych typach przepycharek o cia- jga<#ach walcowych stosuje sie kalibrowanie W okrag, gdzie w kilkunastu a nawet wiecej nl£ dwudziestu ciagadlach wprowadza sie kolej- ne zmniejszajace sie wykroje o ksztalcie zbli¬ zonym do kola.Znane jest równiez kalibrowanie w okrag na przemian z wykrojami splaszczajacymi co pozwala uzyskac pelna redukcje przekroju w szesciu klatkach splaszczajacych i w szesciu do dziewieciu klatfcach o wykrojach okraglych.W nowoczesnych natomiast metodach przepy¬ chania oraz ciaglego walcowania rur zawsze stosuje sie w wiekszosci przepustów profile nieokragle.Znane sposoby ksztaltowania rur na trzpieniu charakteryzuja sie tym, ze we wszystkich prze¬ pustach zewnetrzny profil przekroju rury jest zakreslony wielobokiem krzywoliniowym bar¬ dziej lub mniej zblizonym do kola. Jezeli w do¬ wolnym punkcie obwodu zewnetrznego tego profilu poprowadzic styczna, to bedzie ona w calosci przebiegac poza obszarem przekroju rufy.Znane sposoby ksztaltowania rur w ciagad¬ lach walcowych w procesie przepychania rur na goraco maja jednak szereg wad, z których najwazniejszymi sa: zakleszczanie sie rury na trzpieniu, duza nierównosc rozlozenia gniotów na obwodzie rury w przepustach splaszczaja¬ cych oraz duze sily wywiazujace sie podczas przepychania, osiagajace szczytowe wielkosci przy przepychaniu denka. Skutkiem tych wad jest ograniczenie dlugosci rur przepychanych oraz wystepowanie pekniec w stalach wysokiej jakosci. Duze ilosci ciagadel stosowanych w do¬ tychczasowych sposobach produkcji powoduja znaczne zmniejszenie odstepów miedzy nimi.Krótkie przeloty miedzy jednym a drugim przepustem prowadza do zmniejszenia pred¬ kosci przepychania a to dlatego, aby okresy czasu przelotów wystarczyly na rekrystalizacje "metalu.Jest to jednak szczególnie szkodliwe przy przepychaniu rur ze stali o powolnej rekry¬ stalizacji na przyklad ze stali austenitycznych.Duza ilosc ciagadel przyspiesza ostygaftie go¬ racego metalu na skutek stykania sie z zim¬ nymi walcami. Przyczynia sie to do zwieksze¬ nia wytrzymalosci plastycznej metalu a takze do zwiekszenia modulu sprezystosci metalu co jest niekorzystne, gdyz powoduje wzrost sil zakleszczajacych metal na trzpieniu. Przepro¬ wadzone szczególowe badania dotychczasowych sposobów ksztaltowania rur w ciagadlach wal¬ cowych wykazaly, ze najwazniejszymi czynni¬ kami decydujacymi o plynieciu metalu w cia¬ gadle i o wielkosci obciazen sa: nierówno- miernosc rozlozenia gniotów na obwodzie rury oraz sila zakleszczania. Z tego tez wzgledu pro¬ ces technologiczny powinien stwarzac takie warunki, które zapewnilyby mozliwie najrów- nomierniejszy stan odksztalcen plastycznych metalu w ciagadle przy jednoczesnym spowo¬ dowaniu roztlaczania. Pozwoli to na wzrost perymetru rury i zmniejszenie sily zakleszcza¬ nia. Ponadto celowe jest zmniejszenie ilosci stosowanych ciagadel. Daznosc do ograniczenia ilosci ciagadel laczy sie scisle z systemem prze¬ pychania, w którym odleglosc od pierwszego do ostatniego ciagadla jest ograniczona dlu¬ goscia trzpienia, ta zas ostatnia jest zalezna od wytrzymalosci na wyboczenie a ponadto ze wzgledu na wytrzymalosc trzpienia i scianek rury oraz denka, rura moze znajdowac sie jednoczesnie tylko w niewielkiej ilosci ciaga¬ del, to jest od jednego na poczatku do na ogól nie wiecej niz w trzech przy koncu.Dla otrzymania dluzszej rury konieczne jest zatem zmniejszenie ilosci ciagadel.Na rysunku przedstawiono przykladowo ksztaltowanie rur na trzpieniu majace zasto¬ sowanie w sposobie wedlug wynalazku, przy czym fig. 1 przedstawia styczna do wykrojów falistych oraz styczna do wykrojów wielo- bocznych, fig. 2 — strefe odksztalcen posred¬ nich (A) i bezposrednich (B), fig. 3 i 3a — 6chemat kolejnego ksztaltowania rury a fig. 4 — schemat urzadzenia wedlug wynalazku.Sposób przepychania rur bez szwu na goraco przez ciagadla z walcami oraz urzadzenie dowykonywania tego sposobu maja na celu wyeli¬ minowanie ujemnych czynników, zwiazanych z procesem przepychania. Istota sposobu wed¬ lug wynalazku jest stosowanie co najmniej w kilku przepustach, ciagadel o odpowiednich wykrojach, dzieki którym nadaja one zew¬ netrznej krawedzi przekroju tulei ksztalty fa¬ liste lub wieloboczne. Profile faliste charak¬ teryzuja sie tym, ze styczna do zewnetrznego zarysu przekroju moze byc tak przeprowadzona aby przecinala pole przekroju tulei (fig. 1-A).Profile wieloboczne charakteryzuja sie zaryso¬ waniem krawedzi zewnetrznych liniami prosty¬ mi o zaokraglonych narozach, w których suma odcinków prostych jest wieksza od 60°/o obwo¬ du profilu tulei (fig. 1-B).W celu osiagniecia optymalnego schematu odksztalcen zastosowano w ciagadlach kolejno walce wypukle nastepnie plaskie a dopiero w koncowych przepustach walce wklesle (fig. 3).W ciagadlach-walcowych stosuje sie 5, 6 i wie¬ cej walców zaleznie od potrzeby, przy czym osie walców w kolejnych ciagadlach musza byc ustawione w plaszczyznach dwusiecznych w stosunku do katów utworzonych przez osie walców w ciagadlach poprzecznych co pozwala z kolei na calkowite wyeliminowanie klatek splaszczajacych.Urzadzenie do wykonywania sposobu wedlug wynalazku stanowi przepycharka konwencjonal¬ nego typu z tym jednak, ze calkowicie zmie¬ niono w niej wyposazenie lawy przepychowej (fig. 4). Nowe rozwiazanie konstrukcyjne lawy przepychowej usuwa wyzej opisane niedogod¬ nosci znanych urzadzen.' Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z lawy przepychowej 5 polaczonej ze znana przepycharka wyposazona w zebatke 2 z osa¬ dzona na niej oprawka 3 trzpienia 4. Zebatka 2 jest napedzana za pomoca kola zebatego X.W lawie 5 sa zabudowane ciagadla 6, z któ¬ rych kazde ma wbudowana jednakowa ilosc walców wynoszaca od czterech do osmiu. Od¬ powiednio do stosowanych wykrojów walce te maja ksztalty wypukle dla wykrojów falis¬ tych, walcowe — dla wykrojów wielobocznych prostoliniowych i wklesle, zatoczone promie¬ niem nieco wiekszym od wymiaru promienia profilu tulei w danym przepuscie — dla wy¬ krojów koncowych. Miedzy ciagadlami 6 sa ustawione prowadnice 7. Ponadto w lawe 5 sa wbudowane oslony 8 izolacyjno-odblaskowe.Ciagadla 6 maja odpowiednie wykroje, dzieki czemu nadaja profilowi rury kolejno ksztalty faliste, wieloboczne oraz kolowe. Zestawienie ksztaltów wykrojów kolejnych ciagadel zalezy od grub#ci scianek tulei wsadowych oraz od calkowitego gniotu, przy czym zestawienie kolejnosci ciagadel wedlug wykrojów moze vbyc zmieniane w zaleznosci od potrzeb. Komplet zas ciagadel niezbednych do otrzymania rur sklada sie zazwyczaj z szesciu do dziewieciu ciagadel zaleznie od warunków redukcji gru¬ bosci scianek tulei, rozmieszczonych w lawie 5 we wlasciwej kolejnosci i w odstepach zalez¬ nych od dlugosci tulei w okreslonych fazach procesu przepychania.W urzadzeniu wedlug wynalazku zastosowano znacznie mniejsza ilosc ciagadel w porównaniu ze znanymi urzadzeniami, w których ilosc cia¬ gadel waha sie od kilkunastu do powyzej dwudziestu. Zmniejszajac ilosc ciagadel zwieksza sie odstepy miedzy nimi skutkiem czego metal traci znacznie mniej ciepla w zetknieciu z zim¬ nymi walcami i splywajaca po nich wode chlo^ dzaca.W zmniejszonych stratach cieplnych duzy udzial procentowy przypada jeszcze na straty cieplne przez konwekcje i promieniowanie.W celu ograniczenia tych strat wbudowano w lawe 5 oslony 8 izolacyjno-odblaskowe,, któ¬ rych dlugosci sa nieco mniejsze niz odstepy miedzy sasiadujacymi z nimi ciagadlami 6 i prowadnicami 7. Pozwala to na dodatjkow.e ograniczenie calkowitego odplywu ciepla z prze¬ rabianego materialu.Oslony 8 skladaja sie z dwóch czesci: górnej i dolnej, z których kazda jest zbudowana z wewnetrznej powloki odblaskowej 8a wyko¬ nanej najlepiej ze stalowej, zaroodpornej .bla- ' cny zimno walcowanej, z nalozonej na t nia warstwy 8b izolacyjno-ogniotrwalej, otoczonej, z zewnatrz pancerzem 8c. W razie potrzeby oslony moga byc dodatkowo ogrzewane elek¬ trycznie lub przez spalanie gazu. Ograniczona, ilosc ciagadel od 6 do 9 oraz oslony izolacyj¬ no-odblaskowe powoduja znaczne ograniczenie obnizania sie temperatury metalu w trakcie procesu co wybitnie poprawia jego wlasnosci plastyczne, ogranicza zakleszczanie sie, rury; na trzpieniu, oraz zmniejsza obciazenia prze-: pycharki i lawy przepychowej. Prowadnice 7 sa ustawione miedzy ciagadlami 6. Prowadnice maja ksztalt wewnetrzny dopasowany do pro-, filu tulei i moga byc stale lub otwierane, slizgowe lub rolkowe. Zadaniem prowadnic jest podpieranie trzpienia 4 w celu jego za¬ bezpieczenia przed wyboczeniem.Sposób ksztaltowania rury wedlug wynalazku powoduje, ze metal w strefach odksztalcen — 3 —poslednich niu do tych stref metalu rozmoczonego z ob¬ szarów poddanych naciskom walców. Skutkiem tego w strefach odksztalcen posrednich wytwa¬ rza sie schemat odksztalcen i naprezen korzyst¬ ny dla plastycznego ksztaltowania metalu, zmniejszajy sie naprezenia poczatkowe na wejsciu metalu do stref poddanych naciskom walców oraz wystepuje odstawanie scianek rury od powierzchni trzpienia co zmniejsza sily zakleszczania.Tuleje okragla z dnem, nagrzana do odpo¬ wiedniej temperatury wlasciwej dla przeróbki plastycznej na goraco, wprowadza sie sposobem wedlug wynalazku miedzy trzpien 4 znajdujacy w polozeniu wyjsciowym a pierwsze ciagadlo 6 Jawy 5 przepychowej. Uruchomienie napedu powoduje, ze trzpien wchodzi w otwór tulei i nastepnie przepycha ja przez kolejne cia¬ gadlo. W kilku pierwszych ciagadlach stosuje sie wykroje, które pozwalaja uzyskac duze wspólczynniki wydluzenia czyli najpierw wy¬ kroje faliste a nastepnie wykroje o ksztalcie wieloboków prostoliniowych. O mozliwosci sto¬ sowania jednych lulb drugich wykrojów decy¬ duje grubosc scianki i srednica tulei a takze wielkosc gniotu przy zachowaniu daznosci do takiego opasania tulei tworzacymi powierzchnie styku metalu z walcami w przekroju konco¬ wym, aby ich sumaryczna dlugosc byla wieksza od co najmniej 60°/o obwodu rury. W konco¬ wych natomiast ciagadlach lawy stosuje sie mniejsze wspólczynniki wydluzenia przy za¬ stosowaniu wykrojów zblizonych do ksztaltu ' kola.Sposób przepychania rur oraz urzadzenie wed- . lug wynalazku pozwala na uzyskanie rur bez szwu o dlugosci 10—14 ¦ m a nawet i wiecej co zalezy od wsadu i warunków produkcyjnych.Sposób ten daje powazny wzrost uzysku, osz¬ czednosc energii elektrycznej, mniejsze zuzycie walców i trzpieni, umozliwia wspólprace prze- pycharki z reduktorem,, z naciagiem a nade wszystko zapewnia poprawe warunków procesu co jest szczególnie wazne dla rur ze stali wy¬ sokiej jakosci. PL