RU2104109C1

RU2104109C1 - Method for making corrugated compensators on metallic shells

Info

Publication number: RU2104109C1
Application number: RU97101312A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Оболенский; Н.Г. Палыга; В.В. Староверов; Ф.И. Лысов; М.В. Колесов; В.И. Родин
Original assignee: Российско-швейцарское совместное предприятие Акционерное общество закрытого типа "АМКО"
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 1998-02-10

Abstract

FIELD: plastic metal working. SUBSTANCE: method for making corrugated compensators comprises steps of fixing shell, displacing metal inside along perimeter of shell at pressing-in outer roller to rotating shell and simultaneously compressing convexity of corrugation by inner roller for producing corrugation inside shell. Said shell is rotated by means of inner roller driven to rotation with angular velocity 20-22 degree until formation of height half of corrugation convexity. Then angular velocity is increased until 28-30 degree at specific pressure of roller upon shell surface 23-25 kg/$$$. EFFECT: simplification of process.

Description

Способ изготовления гофрированных компенсаторов на металлических обечайках. A method of manufacturing corrugated expansion joints on metal shells.

Изобретение относится к области обработке металлов давлением, в частности, к способам изготовления компенсаторов в виде гофров на металлических обечайках, трубах. The invention relates to the field of metal forming, in particular, to methods for manufacturing expansion joints in the form of corrugations on metal shells, pipes.

При работе устройств, содержащих обечайки (вращающиеся печи, сушильные барабаны, трубопроводы), в условиях повышенных температур, давлений, переменных тепловых нагрузок в материале обечаек возникают тепловые напряжения, следствием которых является расширение и удлинение обечайки. При жестком креплении торцов обечайки тепловые напряжения компенсируют с сохранением первоначальной длины за счет вспучивания отдельных, специально подготовленных участков обечайки. Такие участки выполняют в виде одного или нескольких волнообразных изгибов - гофров, называемых компенсаторами и расположенных в определенных местах обечайки. During the operation of devices containing shells (rotary kilns, drying drums, pipelines), under conditions of elevated temperatures, pressures, and variable thermal loads, thermal stresses arise in the material of the shells, resulting in the expansion and extension of the shell. With rigid fastening of the ends of the shell, the thermal stresses are compensated while maintaining the original length due to the expansion of individual specially prepared sections of the shell. Such sections are made in the form of one or several wave-like bends - corrugations, called compensators and located in certain places of the shell.

Компенсаторы могут быть сформованы обкаткой - постепенным вдавливаннем или выдавливанием металла действием специальных роликов, один из которых имеет формующее ребро, другой - формующий профиль. В результате формовки получают гофры, имеющие внешние либо внутренние полуволны (гофры с вершинами и впадинами), либо те и другие одновременно. Compensators can be formed by run-in - gradual indentation or extrusion of metal by the action of special rollers, one of which has a forming rib, the other a forming profile. As a result of molding, corrugations having external or internal half-waves (corrugations with peaks and troughs), or both at the same time, are obtained.

Во вращающихся печах, заполненных сыпучим или кусковым материалом, обычно устанавливают компенсаторы с внутренним гофром, чтобы избежать западания материала в полость гофра. In rotary kilns filled with bulk or lumpy material, compensators with an internal corrugation are usually installed in order to avoid the material getting into the cavity of the corrugation.

Переход прямолинейного участка обечайки в закругленный участок гофра должен быть плавным по форме и однородным но структуре металла, чтобы не создавать дополнительных напряжений обечайки в данном месте. Поэтому профиль гофрированного компенсатора, изготовленных обкаткой, обычно требует подработки, например растягиванием. Для больших диаметров обечаек (более 1000 мм) эта операция трудно осуществима. The transition of the rectilinear portion of the shell into the rounded portion of the corrugation should be smooth in shape and homogeneous in the structure of the metal so as not to create additional stresses of the shell in this place. Therefore, the profile of a corrugated expansion joint made by a run-in usually requires underworking, for example by stretching. For large diameters of the shells (more than 1000 mm), this operation is difficult to implement.

Известен способ образования гофров на трубах путем пластического деформирования стенки заготовки трубы при ее вращении, возникающего в процессе осевого сближения формующего ролика, расположенного снаружи трубы, и внутреннего рабочего ролика /1/. При этом способе формуется пара гофров с наружной полуволной. Недостатком известного способа является невозможность получения единичных гофров с внутренней полуволной. A known method of forming corrugations on pipes by plastic deformation of the wall of the pipe billet during its rotation, arising in the process of axial convergence of the forming roller located outside the pipe and the inner working roller / 1 /. With this method, a pair of corrugations with an external half-wave is formed. The disadvantage of this method is the inability to obtain a single corrugation with an internal half-wave.

Известен способ изготовления гофрированных компенсаторов на трубах, включающий формовку вершин и впадин гофров на устройстве, содержащем внутренний профилированный ролик и наружный ролик с формующим ребром /2/. При этом предварительно формуется примерный профиль нескольких гофоров, который затем корректируется доформовкой. Недостатком известного способа является его длительность, трудность получения единичного гофра, неравномерность толщины стенки компенсатора на разных местах. A known method of manufacturing a corrugated expansion joints on pipes, including forming the tops and troughs of the corrugations on a device containing an inner profiled roller and an outer roller with a forming rib / 2 /. In this case, an approximate profile of several goofers is preliminarily formed, which is then adjusted by additional molding. The disadvantage of this method is its duration, the difficulty of obtaining a single corrugation, the unevenness of the wall thickness of the compensator in different places.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления гофрированных компенсаторов на обечайках, включающий закрепление обечайки, перемещение металла обечайки внутрь по периметру обечайки путем надавливания внешнего ролика при его вращении на вращающуюся обечайку и одновременного поджатия образующейся выпуклости внутренним роликом. При этом обечайка вращается за счет ее закрепления в патроне токарного станка /3/. За одну операцию образуется гофр с внутренней полуволной. The closest in technical essence and the achieved result is a method of manufacturing corrugated expansion joints on the shells, including securing the shell, moving the shell metal inward along the circumference of the shell by pressing the outer roller while it rotates on the rotating shell and simultaneously compressing the resulting convexity with the inner roller. In this case, the shell rotates due to its fastening in the chuck of the lathe / 3 /. In one operation, a corrugation with an internal half-wave is formed.

Недостатками известного способа является невозможность изготовления гофров на обечайках большого диаметра, так как их невозможно укрепить на токарном станке, получение компенсатора с неравномерной толщиной стенки на отдельных участках вследствие особенности движения роликов. The disadvantages of this method is the impossibility of manufacturing corrugations on shells of large diameter, since they cannot be fixed on a lathe, obtaining a compensator with uneven wall thickness in individual sections due to the peculiarities of the movement of the rollers.

Цель изобретения - возможность изготовления гофрированных компенсаторов на обечайках большого диаметра с равномерной толщиной стенки по донне компенсатора, соответствующей толщине стенки исходной обечайки, повышение эксплуатационной надежности компенсатора за счет достижения однородности материала, отсутствия дополнительных напряжений на закругленных участках компенсатора. The purpose of the invention is the possibility of manufacturing corrugated compensators on large-diameter shells with a uniform wall thickness along the bottom of the compensator corresponding to the wall thickness of the original shell, increasing the operational reliability of the compensator by achieving uniformity of the material, and the absence of additional stresses on the rounded sections of the compensator.

Этот эффект достигается тем, что в способе изготовления гофрированных компенсаторов на металлических обечайках, включающем закрепление обечайки, перемещение металла внутрь по периметру обечайки путем надавливания внешнего ролика на вращающуюся обечайку с одновременным поджатием образующейся выпуклости гофра внутренним роликом с получением гофра внутри обечайки, согласно изобретению, вращение обечайки осуществляют внутренним роликом, причем вращение внутреннего ролика проводят с угловой скоростью 20 - 22 град/с до образования половины высоты выпуклости гофра с последующим увеличением угловой скорости вращения внутреннего ролика до 28 - 30 град/с при удельном давлении внешнего ролика на поверхность обечайки 23 - 25 кг/мм².This effect is achieved by the fact that in the method of manufacturing corrugated expansion joints on metal shells, including securing the shell, moving the metal inward along the circumference of the shell by pressing the outer roller onto the rotating shell while compressing the resulting bulge of the corrugation with an inner roller to obtain corrugation inside the shell, according to the invention, rotation the shells are carried out by an inner roller, and the rotation of the inner roller is carried out with an angular speed of 20 - 22 deg / s until half s corrugation height of the convexity with a consequent increase in the angular velocity of rotation of the inner roller 28 to - 30 deg / s at a pressure roller on the outer mantle surface 23 - 25 kg / mm ^2.

Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.

При начальной угловой скорости вращения внутреннего ролика 20 - 22 град/с и удельном давлении внешнего ролика 23 - 25 кг/мм² по окружности обечайки формуется первоначальная полость компенсатора (внутренняя выпуклость). При этом в очаге деформации - точке соприкосновения вершины ролика с металлом обечайки за счет трения редко возрастает температура, однако она не достигает той величины, при которой металл изменяет структуру, а толщина стенки на вершине уменьшается. Площади закругления прямолинейного участка обечайки к боковым стенкам гофра исключается явление образования микроскладок, что препятствует в дальнейшем при эксплуатации печи разрывам обечайки в этом месте.At an initial angular speed of rotation of the inner roller of 20 - 22 deg / s and a specific pressure of the outer roller of 23 - 25 kg / mm ² , the initial cavity of the compensator is formed around the circumference of the shell (internal convexity). Moreover, in the deformation zone — the point of contact of the top of the roller with the metal of the shell due to friction, the temperature rarely increases, however, it does not reach the value at which the metal changes its structure and the wall thickness at the top decreases. The curvature of the rectilinear portion of the shell to the side walls of the corrugation prevents the formation of micro folds, which prevents further rupture of the shell in this place during operation of the furnace.

После образования первоначальной полости, что соответствует половине требуемой высоты волны компенсатора, угловую скорость вращения внутреннего ролика увеличивают до значения 28 - 30 град/с при прежнем удельном давлении на поверхность обечайки 23 - 25 кг/мм². Повышение скорости вращения на данной стадии изготовления компенсатора позволяет получить изделие с боковыми стенками равномерной толщины и плавным переходом от прямолинейного участка обечайки к закруглению гофра.After the formation of the initial cavity, which corresponds to half the required wave height of the compensator, the angular velocity of rotation of the inner roller is increased to a value of 28 - 30 deg / s with the same specific pressure on the surface of the shell 23 - 25 kg / mm ² . Increasing the speed of rotation at this stage of manufacturing the compensator allows you to get a product with side walls of uniform thickness and a smooth transition from a straight section of the shell to the rounding of the corrugation.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Заготовку в виде отрезка обечайки диаметром 3000 мм крепят на опорных и ограничительных роликах. В заготовку вводят внутренний ролик, имеющий формующую впадину, соединенный с осью токарного станка и приводят его в движение с угловой скоростью 20 град/с. Заготовка вращается за счет трения о ролик. Подводят внешний ролик, имеющий формующее ребро и надавливают им на вращающуюся обечайку с удельным давлением, равным и 23 кг/мм. Металл обечайки постепенно затягивается внутрь по форме впадины внутреннего ролика. При достижении половины требуемой высоты гофра компенсатора равной 100 мм, увеличивают угловую скорость вращения внутреннего ролика до 29 град/с и продолжают надавливание внешним роликом. Процесс прекращают при достижении гофром требуемого профиля. Замеры толщины стенки гофра показали, что ее отклонение от исходной величины составляет 45%. Дефекты на поверхности металла на вершине гофра и заклугленном переходе от прямолинейного участка к боковым сторонам гофра отсутствуют. A blank in the form of a section of a shell with a diameter of 3000 mm is mounted on supporting and restrictive rollers. An inner roller is introduced into the workpiece, having a forming cavity connected to the axis of the lathe and set it in motion with an angular speed of 20 deg / s. The workpiece rotates due to friction on the roller. An external roller having a forming rib is brought up and pressed against the rotating shell with a specific pressure of 23 kg / mm. The shell metal is gradually drawn inward in the shape of the hollow of the inner roller. Upon reaching half of the required height of the corrugation of the compensator equal to 100 mm, increase the angular velocity of rotation of the inner roller to 29 deg / s and continue to pressure the outer roller. The process is stopped when the corrugation reaches the desired profile. Measurements of the wall thickness of the corrugation showed that its deviation from the initial value is 45%. There are no defects on the metal surface at the top of the corrugation and there is no swirling transition from a straight section to the sides of the corrugation.

Таким образом, способ позволяет изготавливать компенсаторы на обечайках большого диаметра от 1000 до 5000 мм с равномерной толщиной стенки гофра, что обеспечивает надежность эксплуатации вращающейся печи, увеличение количества выдерживаемых в межремонтный период теплосмен до 120. Thus, the method allows the manufacture of expansion joints on large-diameter shells from 1000 to 5000 mm with a uniform wall thickness of the corrugation, which ensures the reliability of operation of a rotary kiln, an increase in the number of heat exchanges maintained during the overhaul period to 120.

Claims

A method of manufacturing corrugated expansion joints on metal shells, including securing the shell, moving the metal inwardly along the circumference of the shell by pressing the outer roller onto the rotating shell while pressing the resulting bulge of the corrugation with the inner roller to obtain the corrugation inside the shell, characterized in that the shell is rotated by an inner roller, rotation the inner roller is carried out with an angular velocity of 20 22 deg./s until the formation of half the height of the convexity of the corrugation with subsequent uv lichenie angular velocity rotation of the inner roller 30 to 28 deg. / s at a pressure roller on the outer surface of the mantle 23 to 25 kg / mm ^2.