RU2423194C2 - Water-cooled mandrel and piercing mill stand rod - Google Patents
Water-cooled mandrel and piercing mill stand rod Download PDFInfo
- Publication number
- RU2423194C2 RU2423194C2 RU2009135099/02A RU2009135099A RU2423194C2 RU 2423194 C2 RU2423194 C2 RU 2423194C2 RU 2009135099/02 A RU2009135099/02 A RU 2009135099/02A RU 2009135099 A RU2009135099 A RU 2009135099A RU 2423194 C2 RU2423194 C2 RU 2423194C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mandrel
- water
- plug
- mill stand
- feed tube
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Использование: преимущественно при прошивке заготовки на станах поперечно-винтовой прокатки с водоохлаждаемыми оправками без отверстий для отвода воды и пара в носовой части. Увеличение износостойкости оправки достигается за счет установки конической пробки в подводящей трубке и рационализацией геометрии полости охлаждения. Причем пробка устанавливается несимметрично относительно оси трубки и оправки. Разделение и придание разной скорости потокам жидкости способствует лучшему омыванию внутренней поверхности оправки и повышенному теплоотводу.Usage: mainly when flashing the workpiece on the transverse helical rolling mills with water-cooled mandrels without holes for the removal of water and steam in the bow. An increase in the wear resistance of the mandrel is achieved by installing a conical plug in the inlet tube and streamlining the geometry of the cooling cavity. Moreover, the tube is installed asymmetrically relative to the axis of the tube and the mandrel. Separation and imparting of different speeds to the fluid flows contributes to a better washing of the inner surface of the mandrel and increased heat dissipation.
Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при прошивке заготовок на станах поперечно-винтовой прокатки с водоохлаждаемыми оправками без отверстий для отвода воды и пара в носовой части.The invention relates to pipe rolling production and can be used for flashing blanks on helical rolling mills with water-cooled mandrels without holes for water and steam in the bow.
Охлаждение «несменяемых» оправок осуществляется постоянно изнутри водой, поступающей по трубке внутри удерживающего стержня, и снаружи брызгальным устройством, в паузах между прошивками. Вода, выходя из подводящей трубки, омывает внутреннюю поверхность и удаляется через кольцевую щель между подводящей трубкой и оправкой, также частично в виде пара и жидкости через отверстия в носовой части. Эффективность внутреннего охлаждения тем больше, чем выше скорость движения воды у стенки полой оправки, чем больше поверхность этой стенки, меньше ее толщина и выше теплопроводность материала оправки.Cooling of the “non-replaceable” mandrels is carried out constantly from the inside by the water coming through the tube inside the holding rod, and from the outside by a spray device, in the pauses between the firmwares. Water leaving the inlet tube washes the inner surface and is removed through an annular gap between the inlet tube and the mandrel, also partially in the form of steam and liquid through openings in the bow. The efficiency of internal cooling is greater, the higher the speed of movement of water near the wall of the hollow mandrel, the larger the surface of this wall, its thickness is lower and the thermal conductivity of the mandrel material is higher.
За время прокатки заготовки в гильзу оправка воспринимает значительное количество тепла. Самая уязвимая часть оправки - носок, может разогреваться до 900°С и пластически деформируется, выводя оправку из строя, следовательно, эта часть требует максимального охлаждения. Для достижения высокой скорости смывания внутренней стенки оправки необходим значительный расход воды через ее полость. Имеющее место на практике большое гидравлическое сопротивление системы охлаждения требует значительного увеличения давления, что далеко не всегда рационально. Эффективность внутреннего охлаждения зависит также от соотношения площадей проходных сечений трубки и кольцевой щели между подводящей трубкой и оправкой.During rolling of the workpiece into the sleeve, the mandrel receives a significant amount of heat. The most vulnerable part of the mandrel, the sock, can warm up to 900 ° C and is plastically deformed, incapacitating the mandrel, therefore, this part requires maximum cooling. To achieve a high flushing speed of the inner wall of the mandrel requires a significant flow of water through its cavity. The large hydraulic resistance of the cooling system, which takes place in practice, requires a significant increase in pressure, which is far from always rational. The efficiency of internal cooling also depends on the ratio of the areas of the flow sections of the tube and the annular gap between the inlet tube and the mandrel.
При прошивке заготовок из нержавеющих сталей попадание воды на внутреннюю поверхность гильзы является нежелательным. Поэтому в носовой части оправки отверстий для отвода воды и пара на наружную поверхность быть не должно. При отсутствии отверстий в носовой части без изменения геометрии внутренней поверхности оправки не будет осуществляться требуемое охлаждение, так как в носовой части (наиболее подверженной нагреву) происходит интенсивное испарение воды и образование паровой пробки, препятствующей циркуляции воды. Охлаждение носовой части практически прекратится. Для лучшего смывания стенки оправки увеличивается скорость охлаждающей воды, для этого в подводящую трубку монтируется коническая пробка. Причем пробка устанавливается несимметрично относительно оси трубы и оправки, максимальный зазор 8 мм, а минимальный 4 мм, диаметр пробки 9 мм. Для лучшей обтекаемости стенки водой также желательно рационализировать геометрию полости. Разбиение потока воды и разность их скоростей увеличивает интенсивность теплоотвода. Вода под действием центробежной силы, при вращении оправки со скоростью вращения прошиваемой гильзы, устремляется вдоль внутренней стенки по спирали к носку оправки, беспрепятственно омывает внутреннюю стенку и отводится через кольцевую щель.When flashing stainless steel blanks, water entering the inner surface of the sleeve is undesirable. Therefore, in the nose of the mandrel, there should not be openings for water and steam to the outer surface. If there are no holes in the bow without changing the geometry of the inner surface of the mandrel, the required cooling will not be carried out, since in the bow (the most prone to heat), intense evaporation of water and the formation of a vapor plug that impedes the circulation of water. Cooling the bow will almost cease. For better flushing of the mandrel wall, the cooling water speed is increased; for this, a conical plug is mounted in the inlet tube. Moreover, the plug is installed asymmetrically relative to the axis of the pipe and the mandrel, the maximum clearance is 8 mm, and the minimum is 4 mm, the diameter of the plug is 9 mm. For better flow around the wall with water, it is also desirable to rationalize the geometry of the cavity. The splitting of the water flow and the difference in their velocities increases the intensity of the heat sink. Water under the action of centrifugal force, when the mandrel rotates with the speed of rotation of the stitched sleeve, rushes along the inner wall in a spiral to the mandrel nose, seamlessly washes the inner wall and is discharged through the annular gap.
Близким техническим решением является справочный стержень с подводящей трубкой (Калибровка инструментов трубных станов. Ю.М.Матвеев, Я.Л.Ваткин. М. Металлургия, 1970, с.480). В такой конструкции охлаждающая жидкость после контакта с поверхностью полости оправки частично отводиться через отверстия в рабочей части оправки и через кольцевой зазор между подводящей трубкой и стержнем.A close technical solution is a reference rod with a lead-in tube (Calibration of tools for pipe mills. Yu.M. Matveev, Ya.L. VATkin. M. Metallurgy, 1970, p. 480). In this design, the coolant after contact with the surface of the mandrel cavity is partially diverted through the holes in the working part of the mandrel and through the annular gap between the supply tube and the rod.
Недостатком такой конструкции является то, что при прошивке некоторых легированных сталей попадание воды на внутреннюю поверхность гильзы является не только нежелательным, но и недопустимым. Использование прошивных оправок без отверстий на стыке рабочей части и носка с той же конструкцией стержня приводит к резкому снижению ее стойкости вследствие недостаточного охлаждения, вызванного образованием паровой пробки в носовой части. Основной причиной выхода оправок из строя и частой их замены является деформация носка, сопровождающаяся закатом оправки, и выработка рабочей поверхности сферического участка. Прошивка на такой оправке сопряжена с появлением на внутренней поверхности гильзы дефектов в виде плен и закатов.The disadvantage of this design is that when flashing some alloy steels, the ingress of water on the inner surface of the sleeve is not only undesirable, but also unacceptable. The use of piercing mandrels without holes at the junction of the working part and the sock with the same rod design leads to a sharp decrease in its resistance due to insufficient cooling caused by the formation of a vapor plug in the bow. The main reason for the failure of the mandrels and their frequent replacement is the deformation of the sock, accompanied by sunset mandrel, and the development of the working surface of the spherical section. The firmware on such a mandrel is associated with the appearance on the inner surface of the liner of defects in the form of captives and sunsets.
Наиболее близким техническим решением является оправка с оправочным стержнем (US Patent 3049947. Water-cooled mandrel. Milnes J.A., 1962). Оправка, имеющая сложную внутреннюю геометрию, устанавливается на полый наконечник, глубоко выдвинутый внутрь оправки, который в свою очередь удерживается резьбовым соединением в стержне. Подводящая трубка монтируется внутри стержня. Охлаждающая жидкость, выходя из подводящей трубки, направляется в полость между внутренней поверхностью оправки и наконечника. На внутренней поверхности оправки имеются спиральные фланцы, которые при вращения оправки улучшают смывание стенки оправки водой. Вода, достигая носка оправки, направляется специальным приливом в носке внутрь полости наконечника, таким образом, отводя отработавшую воду. Проработанная схема охлаждения приводит к весьма сложной конструкции такой оправки, что станет преткновением использования в массовом производстве.The closest technical solution is a mandrel with a mandrel shaft (US Patent 3049947. Water-cooled mandrel. Milnes J.A., 1962). The mandrel, having complex internal geometry, is mounted on a hollow tip deeply extended into the mandrel, which in turn is held by a threaded connection in the shaft. The inlet tube is mounted inside the rod. The coolant, leaving the supply tube, is directed into the cavity between the inner surface of the mandrel and tip. On the inner surface of the mandrel there are spiral flanges that, when the mandrel rotates, improve the flushing of the mandrel wall with water. Water, reaching the tip of the mandrel, is directed by a special rush in the tip to the inside of the nozzle cavity, thus removing the spent water. The elaborated cooling scheme leads to a very complex design of such a mandrel, which will become a stumbling block for use in mass production.
Задачей изобретения является повышение износостойкости оправки за счет улучшенного внутреннего охлаждения. Для обеспечения нормального циркуляционного охлаждения оправки трубка, подводящая воду, должна выдвигаться как можно ближе к носку оправки, слишком выдвинутая трубка может привести к затруднению надевания оправки на наконечник. А для разделения потоков охлаждающей жидкости и придания им разных скоростей в подводящую трубку вваривается коническая пробка. Причем пробка устанавливается несимметрично относительно оси подводящей трубки и оправки. Если считать движение жидкости в трубе установившимся, то к ней можно применить уравнение Бернулли.The objective of the invention is to increase the wear resistance of the mandrel due to improved internal cooling. To ensure proper circulation cooling of the mandrel, the water supply pipe should extend as close to the tip of the mandrel as the tube is too extended can make it difficult to put the mandrel on the tip. And to separate the coolant flows and give them different speeds, a conical plug is welded into the inlet tube. Moreover, the plug is installed asymmetrically with respect to the axis of the supply tube and the mandrel. If we consider the fluid motion in the pipe to be steady, then we can apply the Bernoulli equation to it.
Уравнение давления:Pressure equation:
Если подводящую трубку на выходе (с внутренним диаметром dвн=21 мм) и пробкой (dпр=9 мм), установленную с эксцентриситетом ε=0,2, разделить на два сечения (фиг.2) - площади полученных отверстий составят:If the inlet pipe at the outlet (with an inner diameter d ext = 21 mm) and the plug (d pr = 9 mm) installed with an eccentricity ε = 0.2, is divided into two sections (figure 2) - the area of the holes obtained will be:
S1=158,76 мм2;S 1 = 158.76 mm 2 ;
S2=123,98 мм2.S 2 = 123.98 mm 2 .
Из уравнения неразрывности:From the continuity equation:
. .
Таким образом, скорости потоков составят:Thus, the flow rates will be:
, ,
V2-V1=6 м/c.V 2 -V 1 = 6 m / s.
При эксцентриситете более ε=0,35 пробка полностью сместится во второе сечение и соотношение площадей составит:With an eccentricity of more than ε = 0.35, the cork will completely shift to the second section and the area ratio will be:
Разница скоростей потов будет равна:The difference in the speed of the pots will be equal to:
V2-V1=8 м/сV 2 -V 1 = 8 m / s
При смещении с относительным значением ε=0,05 отношения площадей будут близки:With a shift with a relative value of ε = 0.05, the area ratios will be close:
. .
А разность скоростей составит:And the speed difference will be:
V2-V1=1,5 м/с.V 2 -V 1 = 1.5 m / s.
Таким образом, рациональным диапазоном эксцентриситета является ε=0,1÷0,3. Т.к. установка пробки вне этих значений не принесет должного эффекта. При монтаже с относительным смещением меньше 0,1 разность скоростей потоков будет недостаточна, что затруднит сбив паровой подушки в полости охлаждения у носка оправки. А дальнейшее смещение более 0,3 не приводит к увеличению разницы потоков, но может быть причиной неравномерности охлаждения внутри оправки.Thus, the rational range of eccentricity is ε = 0.1 ÷ 0.3. Because setting the cork outside these values will not bring the desired effect. When mounting with a relative displacement of less than 0.1, the difference in the flow rates will be insufficient, which will make it difficult to knock down the steam cushion in the cooling cavity at the tip of the mandrel. A further shift of more than 0.3 does not lead to an increase in the difference in flows, but may be the cause of uneven cooling inside the mandrel.
Указанные признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от известных, позволяют увеличить износостойкость оправки путем улучшения внутреннего охлаждения и повысить качество бесшовных труб.These features distinguishing the proposed technical solution from the known ones allow increasing the wear resistance of the mandrel by improving internal cooling and improving the quality of seamless pipes.
На фиг.1 показана оправка с предлагаемой конструкцией; на фиг.2 - схема установки конической пробки в подводящую трубку со схемой для расчета скоростей потоков.Figure 1 shows the mandrel with the proposed design; figure 2 is a diagram of the installation of a conical plug in the inlet tube with a circuit for calculating flow rates.
Оправка состоит из рабочей части 1, носка 2, цилиндрического участка 3, обратного конуса 4, имеющих внутреннюю центральную полость 5 для подвода охлаждающей жидкости. Оправка устанавливается на самотормозящий конус наконечника 6 и удерживающий стержень, внутри которых располагается подводящая трубка 7. В подводящую трубку, выдвинутую на 50 мм от наконечника, предлагается вваривать несимметричную конусную пробку 8.The mandrel consists of a working
При использовании оправок при прошивке легированных сталей без отверстий в носовой части и с известной конструкцией удерживающего стержня стойкость составляет одна прошивка.When using mandrels when flashing alloy steels without holes in the bow and with the known design of the holding rod, the resistance is one firmware.
Предлагаемая конструкция прошивной оправки опробована в условиях прокатки труб из легированных сталей на ТПА ОАО «СинТЗ».The proposed design of the piercing mandrel was tested under the conditions of rolling pipes from alloy steels at TPA SinTZ OJSC.
Опытная прокатка проводилась 21.02.2009 г. Для прошивки использовался один прокатный стержень ⌀83 мм с реконструированной головной частью, заключающейся в установке в подводящей трубке конической пробке, и две оправки, изготовленные из стали 35ХН2Ф с развитой внутренней поверхностью без отверстий в носовой части. Прокатано 60 труб 101,6×6,5 мм из стали 38Г2СФ. Для прошивки использовалась заготовка ⌀ 120 мм длиной 2000 мм с температурой 1250-1260°С. Настройка стана - в соответствии ТИ 161-Т2-1542. Давление на трубопроводе подачи охлаждающей жидкости в удерживающий стержень - 4 атм.Experimental rolling was carried out on February 21, 2009. For flashing, we used one rolling rod с83 mm with a reconstructed head, consisting of a conical plug in the lead tube, and two mandrels made of 35KHN2F steel with a developed inner surface without holes in the bow. Laminated 60 pipes of 101.6 × 6.5 mm from steel 38G2SF. For firmware we used a blank ⌀ 120 mm 2000 mm long with a temperature of 1250-1260 ° C. Mill setting - in accordance with TI 161-T2-1542. The pressure on the coolant supply pipe to the holding rod is 4 atm.
На каждой из оправок прошито по 30 заготовок, до выхода оправок из строя. При осмотре труб плён и подрезов на внутренней поверхности не обнаружено. Геометрия труб - в пределах НТД.30 blanks were stitched on each mandrel until the mandrel failed. When inspecting pipes, captures and undercuts were not found on the inner surface. The geometry of the pipes is within the scope of the technical documentation.
Следовательно, произошло увеличение стойкости прошивных оправок с предлагаемой конструкцией стержня с 1 цикла до 30.Therefore, there was an increase in the resistance of piercing mandrels with the proposed rod design from 1 cycle to 30.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009135099/02A RU2423194C2 (en) | 2009-09-22 | 2009-09-22 | Water-cooled mandrel and piercing mill stand rod |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009135099/02A RU2423194C2 (en) | 2009-09-22 | 2009-09-22 | Water-cooled mandrel and piercing mill stand rod |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009135099A RU2009135099A (en) | 2011-03-27 |
RU2423194C2 true RU2423194C2 (en) | 2011-07-10 |
Family
ID=44052551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009135099/02A RU2423194C2 (en) | 2009-09-22 | 2009-09-22 | Water-cooled mandrel and piercing mill stand rod |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2423194C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497613C1 (en) * | 2012-03-23 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") | Screw rolling mill mandrel assembly |
RU2649598C1 (en) * | 2017-01-26 | 2018-04-04 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Water-cooled mandrel of the piercing mill |
RU2819688C1 (en) * | 2023-10-23 | 2024-05-22 | Сергей Викторович Акименко | Water-cooled mandrel of piercing mill |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105499273B (en) * | 2015-12-15 | 2017-10-17 | 安徽工业大学 | A kind of piercing plug for seamless steel tubes |
-
2009
- 2009-09-22 RU RU2009135099/02A patent/RU2423194C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497613C1 (en) * | 2012-03-23 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") | Screw rolling mill mandrel assembly |
RU2649598C1 (en) * | 2017-01-26 | 2018-04-04 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Water-cooled mandrel of the piercing mill |
RU2819688C1 (en) * | 2023-10-23 | 2024-05-22 | Сергей Викторович Акименко | Water-cooled mandrel of piercing mill |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009135099A (en) | 2011-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2423194C2 (en) | Water-cooled mandrel and piercing mill stand rod | |
CN105921532B (en) | A kind of cold pilger mill oil-scraping device | |
CN105712605B (en) | A kind of novel Stacked sludge dewatering machine and its helical axis | |
CN104959240A (en) | Horizontal spiral discharging sedimentation centrifuge for energy-efficient proteins | |
CN204602800U (en) | Cooling device in piercer top | |
JP2011036904A (en) | Apparatus and method for drawing metal tube | |
CN101214512A (en) | Technique for processing copper pipe for high-precision magnetic controlled anode barrel | |
CN109551363A (en) | A kind of novel internal cooling grinding grinding wheel | |
CN101879472A (en) | Rotary heat pipe cooled grinding roller | |
CN206563004U (en) | A kind of mechanism for suppressing centrifugal pump impeller inlet return whirlpool | |
CN106285577B (en) | A kind of spiral-flow type hydraulic ejector with spiral mandrel | |
CN110064890A (en) | A kind of sound fluid-solid coupling two-dimensional ultrasound depth rolling processing unit (plant) | |
CN104889272A (en) | Retrusive tube expander | |
CN204644099U (en) | A kind of abrasion-resistance screw axle for folded spiral shell formula sludge dewatering equipment | |
CN209174594U (en) | A kind of wire and rod controlled rolling and controlled cooling spiral-flow type cooler | |
RU2477186C2 (en) | Screw rolling mill mandrel assembly | |
CN204448815U (en) | The inside and outside synchronous cooling device in Steel Tube Rolling top | |
RU2446926C1 (en) | Tool for friction welding by mixing | |
WO2011115166A1 (en) | Method for drawing metallic tube | |
RU2401708C2 (en) | Method and rolling mill to produce seamless steel tubes | |
CN203973295U (en) | A kind of cutting cooling device | |
CN103317386A (en) | Lathe spindle center spraying cooling device | |
RU2426610C1 (en) | Pipeline inner space cleaner | |
RU2388557C2 (en) | Disk mill mandrel | |
CN201795716U (en) | Bullet-shaped self-cleaning reinforced heat transfer element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160923 |