RU2309809C1

RU2309809C1 - Method for helical rolling of blank

Info

Publication number: RU2309809C1
Application number: RU2006131768/02A
Authority: RU
Inventors: Леонид Григорьевич Марченко (RU); Леонид Григорьевич Марченко; Кирилл Леонидович Марченко (RU); Кирилл Леонидович Марченко; Борис Алексеевич Романцев (RU); Борис Алексеевич Романцев; Александр Васильевич Гончарук (RU); Александр Васильевич Гончарук; н Владимир Виллиевич Анан (RU); Владимир Виллиевич Ананян; ков Константин Андреевич Пол (RU); Константин Андреевич Поляков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод"
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2007-11-10

Abstract

FIELD: processes and equipment for helical rolling of billets.

SUBSTANCE: method comprises steps of feeding heated blank to grooved pass restricted by rolls turned by feed angle and guiding liners; deforming blank by means of rolls and piercing it by means of mandrel. Piercing is performed at periodical outer cooling and constant inner cooling of liners by means of water flow through inner cavities of liners. Size of cavities of liners is normalized.

EFFECT: improved quality and accuracy of geometry sizes of sleeves and of inner and outer surfaces of articles due to enhanced strength of guiding liners.

1 ex

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается получения труб из непрерывнолитой и деформированной заготовки или слитка.The invention relates to the field of metal forming and relates to the production of pipes from continuously cast and deformed billets or ingots.

В настоящее время известен способ винтовой прошивки заготовки, включающий прошивку сплошной заготовки в стане с направляющими дисками [1]. Реализация данного способа позволяет значительно повысить стойкость направляющего инструмента и, соответственно, качество прошиваемых гильз. Недостатком этого способа является невозможность получения тонкостенных гильз из легированных сталей, т.к. при таких режимах прошивки происходит затекание металла в зазоры между диском и валком и торможение заготовки в стане.Currently, there is a known method of screw piercing a workpiece, including flashing a solid workpiece in a mill with guide discs [1]. The implementation of this method can significantly increase the resistance of the guide tool and, accordingly, the quality of the flashed sleeves. The disadvantage of this method is the inability to obtain thin-walled sleeves from alloy steels, because with these firmware modes, the metal flows into the gaps between the disk and the roll and the workpiece is braked in the mill.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является способ винтовой прокатки заготовки, включающий деформирование заготовки валками с последующей прошивкой ее оправкой, установленной в калибре, образованном валками и направляющими линейками, имеющими входной конус, пережим и выходной конус [2].The closest in technical essence to the claimed technical solution is the method of screw rolling of a workpiece, including deformation of the workpiece by rolls, followed by flashing it with a mandrel installed in a caliber formed by rolls and guides with an input cone, pinch and output cone [2].

Недостатком данного способа является невозможность получения качественной поверхности и точных геометрических размеров гильз из-за интенсивного износа направляющих линеек, а также снижение производительности из-за частой смены линеек. Линейки прошивных станов работают в более тяжелых условиях, чем валки. Рабочая поверхность линеек непрерывно соприкасается с горячим металлом, вследствие чего она нагревается до температуры. 850-1100°С, работая при этом на истирание в контакте с горячим металлом и окалиной. В очаг деформации при прошивке непрерывно подается вода, и при паузе, когда металл выходит из контакта с поверхностями валков и линеек, рабочая поверхность линейки резко охлаждается. Это приводит к возникновению значительных растягивающих напряжений (до 700 МПа) и разрушению наружной поверхности линейки.The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining a high-quality surface and the exact geometric dimensions of the sleeves due to the intensive wear of the guide lines, as well as a decrease in productivity due to the frequent change of lines. Rulers of piercing mills work under more severe conditions than rolls. The working surface of the rulers is continuously in contact with hot metal, as a result of which it is heated to a temperature. 850-1100 ° C, while working on abrasion in contact with hot metal and scale. Water is continuously supplied to the deformation zone during flashing, and during a pause, when the metal comes out of contact with the surfaces of the rolls and rulers, the working surface of the ruler is rapidly cooled. This leads to significant tensile stresses (up to 700 MPa) and the destruction of the outer surface of the line.

Задачей изобретения является повышение качества и точности геометрических размеров гильз при прошивке.The objective of the invention is to improve the quality and accuracy of the geometric dimensions of the sleeves with firmware.

Поставленная задача достигается тем, что в способе винтовой прокатки заготовки, включающем деформирование заготовки валкими и оправкой, установленной в калибре, образованном валками и направляющими линейками, состоящими из входного конуса, пережима и выходного конуса, прошивку ведут при постоянном внутреннем охлаждении линеек потоком охладителя, подаваемого через выполненные в них внутренние полости, общая площадь поперечного сечения которых составляет 0,01...0,85 площади поперечного сечения линейки на участке пережима, при этом наружное охлаждение линеек осуществляют в паузах между проходами заготовок.The problem is achieved in that in the method of screw rolling of the workpiece, including the deformation of the workpiece by rolls and a mandrel installed in a gauge formed by rolls and guiding rulers consisting of an inlet cone, pinch and outlet cone, the firmware is driven with constant internal cooling of the rulers by the flow of cooler supplied through the internal cavities made in them, the total cross-sectional area of which is 0.01 ... 0.85 of the cross-sectional area of the ruler in the pinch section, while externally cooling lines is carried out in the pauses between passes workpieces.

Заявляемая совокупность отличительных признаков обеспечивает достижение цели изобретения, а именно повышение качества и точности геометрических размеров гильз при прокатке за счет снижения неравномерности распределения температуры по сечению линейки и тем самым уменьшения величины растягивающих напряжений на поверхности и в объеме линейки, что обеспечивает увеличение износостойкости линеек в 4-6 раз. Выполнение полости в линейке общей площадью поперечного сечения, большей, чем 0,85 площади поперечного сечения линейки на участке пережима, приведет к снижению прочностных характеристик и поломке линейки при прошивке. При полости менее 0.01 площади поперечного сечения линейки на участке пережима резко снижается эффективность охлаждения и температура линейки возрастает до 900°С.The claimed combination of distinctive features ensures the achievement of the purpose of the invention, namely improving the quality and accuracy of the geometric dimensions of the sleeves during rolling by reducing the unevenness of the temperature distribution over the cross section of the ruler and thereby reducing the magnitude of tensile stresses on the surface and in the volume of the ruler, which ensures an increase in wear resistance of the rulers by 4 -6 times. The implementation of the cavity in the ruler with a total cross-sectional area greater than 0.85 of the cross-sectional area of the ruler in the pinch section will lead to a decrease in strength characteristics and breakage of the ruler during firmware. When the cavity is less than 0.01 of the cross-sectional area of the ruler in the clamping area, the cooling efficiency sharply decreases and the temperature of the ruler rises to 900 ° C.

Способ прокатки осуществляется следующим образом. Нагретая заготовка задается в рабочие валки, захватывается ими и обжимается в калибре, образованном за счет взаимного сближения контактных поверхностей валков, оси которых наклонены к оси заготовки, и направляющих линеек. В процессе прокатки валки и линейки обильно поливаются водой для наружного охлаждения, при заполнении металлом очага деформации вода не поступает к контактной поверхности линейки и охлаждению подвергаются только боковые поверхности. Это приводит при отсутствии дополнительного охлаждения линейки к интенсивному разогреву контактной поверхности линейки до температуры 1000-1100°С. В предлагаемом способе к линейке подводится дополнительно внутреннее охлаждение через полости (отверстия, одно или несколько), имеющиеся внутри линейки. Общая площадь поперечного сечения отверстий для эффективного охлаждения составляет 0.01-0.85 от площади поперечного сечения линейки на участке пережима. При заполнении металлом очага деформации для предотвращения термоударов подача воды на наружную поверхность линеек прекращается, возможна подача сжатого воздуха. Охлаждение осуществляется потоком воды под давлением 4-8 ати, это обеспечивает интенсивный отвод тепла от контактной поверхности в процессе прокатки, и интенсивность разогрева поверхности линейки уменьшается, температура поверхности снижается до 500-800°С. После выхода металла из контакта с линейкой начинается подача воды на ее поверхность снаружи, что приводит к интенсивному падению температуры поверхности. Поскольку охлаждение осуществляется как снаружи, так и изнутри, неравномерность распределения температуры по сечению не столь велика, как при прокатке без внутреннего охлаждения, и соответственно существенно меньше (на 20-50%) величина растягивающих напряжений в поверхностных слоях линейки, а следовательно, и отсутствуют условия для возникновения трещин на наружной поверхности линеек.The rolling method is as follows. The heated workpiece is set in the work rolls, captured by them and crimped in a gauge formed by the mutual contact of the contact surfaces of the rolls, the axes of which are inclined to the axis of the workpiece, and the guide rulers. During the rolling process, the rolls and rulers are abundantly watered with water for external cooling, when the deformation zone is filled with metal, water does not flow to the contact surface of the ruler and only the side surfaces are cooled. This results in the absence of additional cooling of the line to intensive heating of the contact surface of the line to a temperature of 1000-1100 ° C. In the proposed method, internal cooling is additionally supplied to the line through cavities (openings, one or several) available inside the line. The total cross-sectional area of the holes for effective cooling is 0.01-0.85 of the cross-sectional area of the ruler in the pinch section. When the deformation zone is filled with metal to prevent thermal shock, the water supply to the outer surface of the rulers is stopped, and compressed air can be supplied. Cooling is carried out by a stream of water under a pressure of 4-8 atm, this provides intensive heat removal from the contact surface during the rolling process, and the intensity of heating the surface of the ruler decreases, the surface temperature decreases to 500-800 ° C. After the metal comes out of contact with the ruler, water begins to flow onto its surface from the outside, which leads to an intense drop in surface temperature. Since cooling is carried out both externally and internally, the uneven distribution of temperature over the cross section is not as great as during rolling without internal cooling, and, accordingly, the tensile stresses in the surface layers of the ruler are significantly lower (by 20–50%) and, therefore, are absent conditions for the occurrence of cracks on the outer surface of the rulers.

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

Для прокатки труб размерами 108×10 на ТПА с трехвалковым раскатным станом прошивали непрерывнолитую заготовку диаметром 156 мм. По традиционной технологии для их производства используется круг 120 мм. Нагрев заготовок осуществляли в кольцевой печи до температуры 1240°С. Перед прошивкой устанавливали расстояние между валками В=112 мм, обжатие в пережиме 28%, между линейками Л=120 мм, коэффициент овализации 1,07. Угол входного конуса валка составлял φ=6°, угол раскатки γ=8°, диаметр оправки 88 мм, угол подачи β=14°.For rolling pipes with dimensions of 108 × 10 on a TPA with a three-roll rolling mill, a continuously cast billet with a diameter of 156 mm was stitched. According to traditional technology, a circle of 120 mm is used for their production. The preforms were heated in a ring furnace to a temperature of 1240 ° C. Before flashing, the distance between the rolls was B = 112 mm, the compression in the clip was 28%, between the bars L = 120 mm, the ovalization coefficient was 1.07. The angle of the inlet cone of the roll was φ = 6 °, the rolling angle γ = 8 °, the diameter of the mandrel 88 mm, the feed angle β = 14 °.

Прошивку заготовки в гильзу осуществляли на линейках, имеющих два внутренних канала диаметром 12 мм, что составляло 0,023 от площади сечения линейки в пережиме валков, расположенных вдоль продольной оси линейки. В каналы непрерывно подавали воду под давлением 4 ати. Подача воды на наружную поверхность линеек осуществлялась в паузах между прокатками. Прокатка заготовок без внутреннего охлаждения линеек приводила к интенсивному износу их рабочей поверхности и нарушению процесса прошивки, а затем и к выходу их из строя, т.е. разрушению.The workpiece was pierced into the sleeve on rulers having two internal channels with a diameter of 12 mm, which amounted to 0.023 of the cross-sectional area of the ruler in the pinch rolls located along the longitudinal axis of the ruler. Water was continuously supplied to the channels under a pressure of 4 atm. Water was supplied to the outer surface of the rulers in pauses between rolling. Rolling billets without internal cooling of the rulers led to intensive wear of their working surface and disruption of the firmware process, and then to their failure, i.e. destruction.

Всего по предлагаемому варианту прокатано 60000 тонн труб нескольких типоразмеров. На поверхности линеек после прокатки были отмечены следы износа, однако поверхность линеек была в рабочем состоянии, трещины и выбоины отсутствовали. Стойкость линеек повысилась в 3-4 раза в зависимости от типоразмера труб. Осмотр внутренней и наружной поверхности труб и гильз показал отсутствие дефектов. Трубы по качеству соответствовали требованиям ГОСТ. Металлографические исследования показали полную проработку литой структуры, отсутствие несплошностей и трещин.In total, according to the proposed option, 60,000 tons of pipes of several standard sizes were rolled. On the surface of the rulers after rolling, signs of wear were noted, however, the surface of the rulers was in working condition, cracks and potholes were absent. The resistance of the rulers increased by 3-4 times depending on the size of the pipes. Inspection of the inner and outer surfaces of pipes and sleeves showed no defects. The quality pipes met the requirements of GOST. Metallographic studies showed a complete study of the cast structure, the absence of discontinuities and cracks.

Таким образом, предлагаемый способ прокатки обеспечивает получение труб высокой точности по геометрическим размерам с качественной внутренней и наружной поверхностью.Thus, the proposed rolling method ensures the production of pipes of high accuracy in geometric dimensions with high-quality internal and external surfaces.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР № 1315046 В21в 19/02, 13/18 опубл. БИ № 21.1987 г.1. USSR author's certificate No. 1315046 V21v 19/02, 13/18 publ. BI No. 21.1987

2. Прокатное производство. Справочник Т.2. /Под редакцией Е.С.Рокотяна. М.: Металлургиздат. 1962, стр.391-392, 417.2. Rolling production. Reference T.2. / Edited by E.S.Rokotyan. M .: Metallurgizdat. 1962, pp. 391-392, 417.

Claims

The method of screw rolling a workpiece, including its deformation by rolls and piercing with a mandrel installed in a caliber formed by cooled rolls and guiding rulers, consisting of an inlet cone, pinch and outlet cone, characterized in that the firmware is driven with constant internal cooling of the rulers by the flow of cooler supplied through internal cavities made in them, the total cross-sectional area of which is 0.01 ... 0.85 of the cross-sectional area of the ruler in the pinch section, with external cooling ix lines is carried out in the pauses between passes workpieces.