RU2185909C2

RU2185909C2 - Roll grooved pass in mill for making welded straight-seam tubes

Info

Publication number: RU2185909C2
Application number: RU2000124492A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Мягков
Original assignee: ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-07-27

Abstract

FIELD: manufacture of electrically welded tubes, possibly in stands with closed grooved passes of tube forming mills. SUBSTANCE: roll grooved pass is restricted by elastic inserts whose lateral surfaces have portions tapered by angles providing prestressed condition of elastic inserts. Metallic intermediate washers are mounted on upper roll for protecting working surface of rolls against possible damages. Invention provides equalized bending efforts acting upon blank. EFFECT: enhanced quality of formed tubular blank, improved surface quality of thin-wall tubes. 1 dwg

Description

Изобретение относится к производству электросварных труб и может быть использовано для клетей с закрытыми калибрами трубоформовочных станов валковой формовки. The invention relates to the production of electric-welded pipes and can be used for stands with closed gauges of roll forming mills.

Известен валковый калибр формовочного стана, содержащий нижний и верхний составные валки, каждый из которых выполнен в виде установленных на валу боковых металлических секций и рабочих секций из эластичного материала. Каждый валок снабжен шлицевой втулкой, размещенной на валу между боковыми секциями, при этом боковые секции выполнены в виде плоских дисков с буртами, а рабочие секции укреплены на указанной шлицевой втулке (Авт. свид. СССР 694241, кл. В 21 С 37/06, опубл. 1978г.) - прототип. Known roll caliber molding mill, containing the lower and upper composite rolls, each of which is made in the form of installed on the shaft of the side metal sections and working sections of elastic material. Each roll is equipped with a spline sleeve located on the shaft between the side sections, while the side sections are made in the form of flat disks with collars, and the working sections are mounted on the specified spline sleeve (Aut. St. USSR 694241, class B 21 C 37/06, publ. 1978) - prototype.

Недостаток калибра известной конструкции состоит в том, что не учитывается степень деформации эластичного материала во время контакта с трубной заготовкой, так как эластичный материал распределен равномерно по рабочей секции. При формовке в закрытых калибрах максимальный изгибающий момент действует в центре боковой части трубной заготовки, расположенной между верхним и нижним валками. Части трубной заготовки, расположенные в вертикальной плоскости, т.е. у разрезной шайбы на верхнем валке и в средней части на нижнем валке, испытывают меньший изгибающий момент. Поскольку кривизна изгибаемой заготовки пропорциональна изгибающему моменту, неравномерное распределение изгибающего момента по периметру приводит к получению заготовки, качество которой не удовлетворяет предъявляемым требованиям. В наибольшей степени неравномерное распределение изгибающего момента проявляется при формовке тонкостенных труб. The disadvantage of the caliber of the known design is that it does not take into account the degree of deformation of the elastic material during contact with the tube stock, since the elastic material is evenly distributed over the working section. When forming in closed gauges, the maximum bending moment acts in the center of the side of the tube billet located between the upper and lower rolls. Parts of the pipe billet located in a vertical plane, i.e. at the split washer on the upper roll and in the middle part on the lower roll, they experience less bending moment. Since the curvature of the bent workpiece is proportional to the bending moment, the uneven distribution of the bending moment along the perimeter results in a workpiece whose quality does not meet the requirements. The most uneven distribution of bending moment is manifested when forming thin-walled pipes.

Наличие шлицевой втулки приводит к тому, что деформированный эластичный материал приобретает волнообразную форму, которая передается на трубную заготовку, придавая ей волнистость в продольном направлении. The presence of a spline sleeve leads to the fact that the deformed elastic material acquires a wave-like shape, which is transmitted to the pipe billet, giving it an undulation in the longitudinal direction.

Вследствие распружинивания кромок трубной заготовки возможно перемещение эластичного материала вдоль разрезной шайбы; конструкция верхнего валка известного калибра не предусматривает предотвращение данного перемещения. Кроме того, имеющиеся на кромках трубной заготовки заусенцы могут повредить поверхность эластичного материала верхнего валка указанного калибра. Due to the springing of the edges of the tube stock, it is possible to move the elastic material along the split washer; the design of the upper roll of known caliber does not provide for the prevention of this movement. In addition, burrs at the edges of the tube stock may damage the surface of the elastic material of the upper roll of the specified caliber.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение качества формовки трубной заготовки и обеспечение высокой чистоты поверхности изготавливаемых из данной заготовки тонкостенных труб. The problem to which this invention is directed is to improve the quality of molding a tube billet and to ensure high surface cleanliness of thin-walled pipes made from this billet.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом валковом калибре стана для производства сварных прямошовных труб боковые поверхности эластичных вставок имеют скосы со специально выбранными углами, обеспечивающими предварительно напряженное состояние эластичных вставок, а на верхнем валке установлены металлические промежуточные шайбы, предохраняющие рабочую поверхность валка от возможных повреждений. The problem is solved in that in the proposed roll gauge of the mill for the production of longitudinal welded pipes, the lateral surfaces of the elastic inserts have bevels with specially selected angles that ensure the prestressed state of the elastic inserts, and metal intermediate washers are installed on the upper roll to protect the working surface of the roll from possible damage .

Сущность изобретения поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Валковый калибр состоит из верхнего и нижнего составных формовочных валков. Верхний валок состоит из опорного валка 1, боковой шайбы 2, разрезной шайбы 4, промежуточной шайбы 5 и эластичных вставок 3. Нижний формовочный валок состоит из опорного валка 6, боковой шайбы 8 и эластичной вставки 7. The roll gauge consists of upper and lower composite molding rolls. The upper roll consists of a backup roll 1, a side washer 2, a split washer 4, an intermediate washer 5, and elastic inserts 3. The lower forming roll consists of a backup roll 6, a side washer 8, and an elastic insert 7.

При этом эластичные вставки специальным образом спрофилированы как со стороны рабочей части, так и с противоположной стороны. In this case, the elastic inserts are specially profiled both from the side of the working part, and from the opposite side.

Опорные валки 1 и 6 выполнены из низколегированной, относительно дешевой, стали. Боковые шайбы 2 и 8 являются унифицированными деталями как для верхнего и нижнего валков, так и для всех закрытых клетей формовочного стана. Боковые шайбы также выполнены из низколегированной стали. Разрезная шайба 4 изготавливается из высоколегированной инструментальной стали. Промежуточные шайбы 5 выполнены из высоколегированной инструментальной стали и предназначены для предохранения рабочей поверхности валка от задиров и порезов, от заусенцев, имеющихся на кромках трубной заготовки. Кроме этого, промежуточные шайбы 5 предотвращают перемещение вдоль разрезной шайбы 4, возникающее под воздействием усилий от распружинивающих кромок трубной заготовки. Эластичные вставки 3 и 7 изготовлены из полиуретана или фторопласта. Рабочая поверхность эластичных вставок имеет профиль, построенный с учетом эпюры деформации трубной заготовки. Остальные поверхности эластичных вставок 3 и 7 отвечают следующим требованиям. Стороны, примыкающие к боковым шайбам 2 и 8, выполнены конусными для обеспечения наибольшей поверхности контакта и увеличения силы трения с целью предотвращения проскальзывания эластичных вставок относительно формовочных валков. Система допусков и размеров эластичных вставок и шайб обеспечивает предварительную деформацию вставок в горизонтальном направлении, увеличивая таким образом силу трения между эластичными вставками и стальными деталями валков. Сторона эластичной вставки 3, примыкающая к промежуточной шайбе 5, имеет скос. Угол этого скоса и углы на боковой шайбе выбраны таким образом, что силы реакции, возникающие при предварительной деформации, образуют суммарную силу, направленную в сторону, противоположную рабочей части валка (на прижим эластичной вставки). Эластичная вставка 7, сжатая в горизонтальном направлении, за счет разницы толщин приобретает предварительную деформацию центральной части, направленную в сторону опорного валка 6. The backup rolls 1 and 6 are made of low alloy, relatively cheap steel. Side washers 2 and 8 are unified parts for both the upper and lower rolls, and for all closed stands of the molding mill. Side washers are also made of low alloy steel. Split washer 4 is made of high alloy tool steel. The intermediate washers 5 are made of high alloy tool steel and are designed to protect the working surface of the roll from scoring and cuts, from the burrs present on the edges of the tube billet. In addition, the intermediate washers 5 prevent movement along the split washer 4, arising under the influence of forces from the springy edges of the pipe billet. Elastic inserts 3 and 7 are made of polyurethane or fluoroplastic. The working surface of the elastic inserts has a profile constructed taking into account the diagram of the deformation of the tube billet. The remaining surfaces of the elastic inserts 3 and 7 meet the following requirements. The sides adjacent to the side washers 2 and 8 are tapered to provide the largest contact surface and increase the friction force in order to prevent slipping of the elastic inserts relative to the forming rolls. The system of tolerances and dimensions of the elastic inserts and washers provides preliminary deformation of the inserts in the horizontal direction, thereby increasing the friction force between the elastic inserts and the steel parts of the rolls. The side of the elastic insert 3 adjacent to the intermediate washer 5 has a bevel. The angle of this bevel and the angles on the side washer are selected in such a way that the reaction forces arising from the preliminary deformation form the total force directed to the side opposite to the working part of the roll (onto the clip of the elastic insert). The elastic insert 7, compressed in the horizontal direction, due to the difference in thicknesses, acquires a preliminary deformation of the central part directed towards the backup roll 6.

Таким образом, на рабочей части калибра за счет предварительной деформации эластичных вставок создается следующая картина усилий: в вертикальной плоскости, т. е. у разрезной шайбы 4 на верхнем валке и в средней части на нижнем валке, действуют растягивающие усилия, а в горизонтальной плоскости, расположенной между верхним и нижним валками, действуют сжимающие усилия. При этом обеспечивается более равномерное, чем при обычной схеме калибров, распределение изгибающего момента по периметру трубной заготовки, т.е. осуществляется более качественная формовка трубной заготовки. Thus, on the working part of the caliber due to the preliminary deformation of the elastic inserts, the following picture of forces is created: in the vertical plane, i.e., in the split washer 4 on the upper roll and in the middle part on the lower roll, tensile forces act, and in the horizontal plane, located between the upper and lower rolls, compressive forces act. This ensures a more uniform distribution of bending moment along the perimeter of the pipe billet than with the usual gauge scheme, i.e. a better forming of the tube billet is carried out.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Трубная заготовка движется по формовочному стану, из листовой формы постепенно приобретая форму, близкую к круглой. На подходе к закрытым калибрам заготовка имеет форму разомкнутого в верхней части круга. Заготовка захватывается валками и протягивается через калибр. В первый момент контакт заготовки происходит с верхним валком. Распружинившиеся кромки заготовки встречаются с рабочей поверхностью верхнего валка, контактируя с промежуточными шайбами 5, обжимаясь, кромки двигаются по стальной поверхности промежуточных шайб 5, и торцы заготовки упираются в боковую поверхность разрезной шайбы 4. Боковая поверхность разрезной шайбы 4 имеет угол конусности меньший, чем угол конусности торцов заготовки, и за счет разницы углов в заготовке создаются усилия сжатия на внутренней поверхности и усилия растяжения на наружной поверхности. Кроме этого, разрезная шайба 4 создает распирающее усилие, приводящее к тому, что трубная заготовка заполняет контур, очерченный рабочей поверхностью валков. При этом заготовка получает основное сжимающее усилие в вертикальной плоскости, и, как следствие, максимальный изгибающий момент и перемещения действуют в горизонтальной плоскости. Перемещения заготовки в горизонтальной плоскости, в свою очередь, деформируют краевые зоны эластичных вставок, что приводит к реакции со стороны эластичного материала и уменьшает перемещение заготовки и величину изгибающего момента, действующего в заготовке. В это время на нижнем валке в середине эластичной вставки 7 за счет предварительной деформации заготовка приобретает перемещение в вертикальной плоскости и дополнительный изгибающий момент, что в свою очередь приводит к выравниванию действующих изгибающих напряжений в заготовке. The tube stock moves along the molding mill, from a sheet form gradually acquiring a shape close to round. On approaching the closed gauges, the workpiece has the shape of an open circle in the upper part of the circle. The workpiece is captured by rolls and stretched through the caliber. At the first moment, the workpiece contacts the upper roll. The springy edges of the workpiece meet the working surface of the upper roll, in contact with the intermediate washers 5, crimping, the edges move along the steel surface of the intermediate washers 5, and the ends of the workpiece abut against the side surface of the split washer 4. The lateral surface of the split washer 4 has a taper angle smaller than the angle the taper of the ends of the workpiece, and due to the difference in angles in the workpiece, compression forces on the inner surface and tensile forces on the outer surface are created. In addition, the split washer 4 creates a bursting force, which leads to the fact that the pipe billet fills the contour outlined by the working surface of the rolls. In this case, the workpiece receives the main compressive force in the vertical plane, and, as a result, the maximum bending moment and displacements act in the horizontal plane. The movement of the workpiece in the horizontal plane, in turn, deform the edge zones of the elastic inserts, which leads to a reaction from the side of the elastic material and reduces the movement of the workpiece and the magnitude of the bending moment acting in the workpiece. At this time, on the lower roll in the middle of the elastic insert 7, due to preliminary deformation, the workpiece acquires vertical displacement and additional bending moment, which in turn leads to the alignment of the existing bending stresses in the workpiece.

Использование калибров предлагаемой конструкции позволяет обеспечить качественную формовку трубной заготовки, снизить уровень напряженного состояния заготовки и повысить чистоту поверхности изготавливаемых из данной заготовки тонкостенных труб. The use of calibers of the proposed design allows to ensure high-quality molding of the pipe billet, reduce the level of stress state of the billet and increase the surface cleanliness of thin-walled pipes made from this billet.

Claims

Roller gauge of a mill for the production of longitudinal welded pipes, containing upper and lower composite rolls, each of which has backup rolls with metal side washers mounted on them and elastic inserts, characterized in that the lateral surfaces of the elastic inserts have bevels with specially selected angles that provide preliminary the stress state of the elastic inserts, and metal intermediate washers are installed on the upper roll, protecting the working surface of the roll from possible damage oi.