RU2457052C1 - Cooled mandrel of rotary piercer and method of cooling - Google Patents

Cooled mandrel of rotary piercer and method of cooling Download PDF

Info

Publication number
RU2457052C1
RU2457052C1 RU2011100726/02A RU2011100726A RU2457052C1 RU 2457052 C1 RU2457052 C1 RU 2457052C1 RU 2011100726/02 A RU2011100726/02 A RU 2011100726/02A RU 2011100726 A RU2011100726 A RU 2011100726A RU 2457052 C1 RU2457052 C1 RU 2457052C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mandrel
cooler
cooling
deformation zone
flow
Prior art date
Application number
RU2011100726/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Юрьевич Пышминцев (RU)
Игорь Юрьевич Пышминцев
Василий Васильевич Мульчин (RU)
Василий Васильевич Мульчин
Андрей Васильевич Курятников (RU)
Андрей Васильевич Курятников
Сергей Михайлович Михайлов (RU)
Сергей Михайлович Михайлов
Дмитрий Анатольевич Левченко (RU)
Дмитрий Анатольевич Левченко
Сергей Юрьевич Сапунов (RU)
Сергей Юрьевич Сапунов
Николай Константинович Худяков (RU)
Николай Константинович Худяков
Николай Степанович Плужников (RU)
Николай Степанович Плужников
Алексей Валентинович Король (RU)
Алексей Валентинович Король
Дмитрий Юрьевич Звонарев (RU)
Дмитрий Юрьевич Звонарев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") filed Critical Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ")
Priority to RU2011100726/02A priority Critical patent/RU2457052C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2457052C1 publication Critical patent/RU2457052C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: mandrel comprises nose and working profiling par with cavity and outlet channels. Ruling out of blocking effect of coolant reflected flow, exploiting ''injection effect'' intensifying cooling process by formation of rarefaction zone to be filled by coolant is ensured by arranging outlet channel axes in cross-section at acute angle to mandrel surface. Note here that mouths of channels are directed in direction opposite that of mandrel rotation. Proposed method comprises coolant feed at excess pressure into revolving mandrel cavity and, via mandrel outlet channels, into deformation zone. Coolant flow is fed at angle to mandrel outer surface in deformation zone cross-section in direction opposite that of mandrel rotation.
EFFECT: higher wear resistance, expanded operating performances.
3 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при изготовлении полых изделий с применением охлаждаемой оправки на косовалковых станах трубопрокатных агрегатов.The invention relates to pipe rolling production and can be used in the manufacture of hollow products using a cooled mandrel on Kosovalkovyh mills of pipe rolling units.

Известно, что в процессах винтовой прокатки в наиболее тяжелых условиях высоких температур, скоростей, давлений, скольжения и трения работает оправка. Вследствие чего она интенсивно разогревается и подвергается износу и разрушению.It is known that in the processes of screw rolling in the most difficult conditions of high temperatures, speeds, pressures, sliding and friction, the mandrel works. As a result, it is intensively heated and is subject to wear and tear.

Известна конструкция охлаждаемой оправки, которая включает носик и рабочую профильную часть с полостью и выводными каналами в стенке оправки (Ю.М.Матвеев, Я.Л.Ваткин. Калибровка инструмента трубных станов. - М.: Металлургия, 1970, с.57-58). В полость оправки подают охладитель (воду) под избыточным давлением, который по каналам выводят в пространство между внутренней поверхностью прокатываемого изделия и оправкой, благодаря чему осуществляют как внутреннее, так и наружное охлаждение соответствующего участка оправки и снижают температуры ее разогрева.A known design of a cooled mandrel, which includes a nose and a working profile with a cavity and outlet channels in the wall of the mandrel (Yu.M. Matveev, Ya.L. VATkin. Tool calibration of pipe mills. - M .: Metallurgy, 1970, p. 57- 58). A cooler (water) is supplied into the cavity of the mandrel under excessive pressure, which is led through the channels into the space between the inner surface of the rolled product and the mandrel, due to which both the internal and external cooling of the corresponding portion of the mandrel is carried out and the temperature of its heating is reduced.

Достоинством охлаждаемых оправок является их повышенная стойкость, превышающая стойкость неохлаждаемых сменных оправок в десятки, а при прошивке низколегированных углеродистых сталей - даже в сотни раз.The advantage of cooled mandrels is their increased resistance, which is tens of times greater than the resistance of uncooled interchangeable mandrels, and even hundreds of times when flashing low alloyed carbon steels.

Недостатком известной конструкции охлаждаемой оправки является нерациональное размещение выводных каналов в поперечном сечении оправки. Каналы расположены коаксиально с системой «заготовка-оправка», т.е. размещены соосно с осями симметрии оправки и заготовки, поэтому охладитель в поперечном сечении очага деформации подают нормально к внутренней поверхности гильзы и охлаждают сначала металл заготовки-гильзы, а затем отраженный поток в виде смеси охладителя и пара попадает на соответствующий противоположный участок оправки и охлаждает ее. Отраженный поток блокирует подаваемый из канала встречный поток охладителя, образуя паровую «пробку» в канале и паровую «рубашку» в полости оправки. Все это снижает эффект наружного охлаждения оправки, способствует ее нагреву, а главное требует повышения избыточного давления охладителя в системе охлаждения, которое достигает 10-20 атм (Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин. Горячая прокатка и прессование труб. - М.: Металлургия, 1972, с.194). Повышение давления охладителя приводит к обратному эффекту - увеличению объема охладителя, подаваемого в очаг деформации, локальному «подстуживанию» и подзакалке внутренней поверхности металла гильзы, особенно в период захвата заготовки, и, как следствие, ухудшению качества труб и интенсификации износа оправки.A disadvantage of the known design of the cooled mandrel is the irrational placement of the output channels in the cross section of the mandrel. The channels are coaxial with the blank-mandrel system, i.e. placed coaxially with the axes of symmetry of the mandrel and the workpiece, therefore, the cooler in the cross section of the deformation zone is fed normally to the inner surface of the sleeve and first the metal of the workpiece-sleeve is cooled, and then the reflected flow in the form of a mixture of cooler and steam enters the corresponding opposite section of the mandrel and cools it. The reflected flow blocks the oncoming flow of the cooler supplied from the channel, forming a vapor “plug” in the channel and a steam “jacket” in the mandrel cavity. All this reduces the effect of external cooling of the mandrel, contributes to its heating, and most importantly requires an increase in excess pressure of the cooler in the cooling system, which reaches 10-20 atm (F.A. Danilov, A.Z. Gleiberg, V.G. Balakin. Hot rolling and pipe pressing. - M.: Metallurgy, 1972, p.194). An increase in the pressure of the cooler leads to the opposite effect - an increase in the volume of cooler supplied to the deformation zone, local “cooling” and re-hardening of the inner surface of the liner metal, especially during the capture of the workpiece, and, as a result, deterioration in the quality of the pipes and the intensification of mandrel wear.

Известна конструкция оправки, выбранная в качестве прототипа (патент ЕР 1908533, В21В 19/04, В21В 25/00, опубл. 09.04.2008), в которой водоохлаждающие каналы расположены в разных частях носовой области оправки с углами наклона в меридиональном сечении к оси оправки от 45° до 90°. Использование данной оправки хотя и улучшает охлаждение последней, однако, как и для известных типов охлаждаемых оправок, отмеченные недостатки остаются, так как направление осей выводных каналов и, следовательно, направление потока охладителя в поперечном сечении очага деформации остается нормальным к внутренней поверхности гильзы. Требуется увеличение давления охладителя в системе охлаждения для преодоления повышенного давления охлаждающей паровой смеси отраженного потока и обеспечения стабильного режима охлаждения, что при прошивке приводит к ухудшению качества внутренней поверхности изделия и снижению стойкости оправок.A known design of the mandrel, selected as a prototype (patent EP 1908533, B21B 19/04, B21B 25/00, publ. 09.04.2008), in which water-cooling channels are located in different parts of the nose region of the mandrel with angles of inclination in the meridional section to the axis of the mandrel from 45 ° to 90 °. The use of this mandrel, although it improves the cooling of the latter, however, as for the known types of cooled mandrels, the noted drawbacks remain, since the direction of the axes of the outlet channels and, therefore, the direction of flow of the cooler in the cross section of the deformation zone remains normal to the inner surface of the liner. An increase in the pressure of the cooler in the cooling system is required to overcome the increased pressure of the cooling vapor mixture of the reflected flow and ensure a stable cooling mode, which, when flashing, leads to a deterioration in the quality of the inner surface of the product and a decrease in the durability of the mandrels.

Известен способ охлаждения оправок, в котором наружное охлаждение в процессе прошивки осуществляют подачей охладителя под избыточным давлением с помощью системы выводных каналов, размещенных в стенке оправки, в полость очага деформации (В.Я.Осадчий, А.С.Вавилкин и др. Технология и оборудование трубного производства. - М.: Интермет инжиниринг, 2007, с.260). Поток охладителя в поперечном сечении направлен нормально к внутренней поверхности гильзы, поэтому сохраняются недостатки, характерные для известных водоохлаждаемых оправок, приводящие к перегреву носового участка оправки и его разрушению. Во избежание этого на практике увеличивают расход охладителя за счет повышения давления, увеличения количества выводных каналов либо их диаметров. Повышение избыточного давления в системе охлаждения и расхода охладителя приводит к обратному явлению: переизбытку подаваемого в очаг деформации охладителя, локальному охлаждению внутренней стенки гильзы, подкаливанию металла, снижению его пластических свойств и повышенному износу рабочего конуса оправки (особенно это касается прошивки высоколегированных и коррозионно-стойких сталей и сплавов). В данном случае процесс характеризуется, помимо увеличенного расхода охладителя, также сложностью регулирования самого процесса охлаждения.A known method of cooling mandrels, in which external cooling during the flashing process is carried out by supplying a cooler under excess pressure using a system of output channels located in the mandrel wall into the cavity of the deformation zone (V.Ya. Osadchiy, A.S. Vavilkin and others. Technology and pipe production equipment. - M .: Intermet engineering, 2007, p.260). The flow of the cooler in the cross section is directed normally to the inner surface of the liner, therefore, the disadvantages characteristic of the known water-cooled mandrels, leading to overheating of the nose portion of the mandrel and its destruction, remain. To avoid this, in practice, increase the flow rate of the cooler by increasing the pressure, increasing the number of outlet channels or their diameters. An increase in overpressure in the cooling system and the flow rate of the cooler leads to the opposite phenomenon: an excess of the coolant supplied to the deformation zone, local cooling of the inner wall of the liner, tempering of the metal, reduction of its plastic properties and increased wear of the working cone of the mandrel (this is especially true for flashing highly alloyed and corrosion-resistant steels and alloys). In this case, the process is characterized, in addition to the increased flow rate of the cooler, also the complexity of regulating the cooling process itself.

Наиболее близким решением, выбранным в качестве прототипа, является способ охлаждения оправки косовалкового стана, включающий подачу охладителя под избыточным давлением в полость вращающейся оправки и через выводные каналы в оправке - в очаг деформации (Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин. Горячая прокатка и прессование труб. - М., Металлургия, 1972, с.194).The closest solution, chosen as a prototype, is a method for cooling the mandrel of a Kosovalkovy mill, which includes supplying a cooler under excess pressure to the cavity of a rotating mandrel and through the outlet channels in the mandrel to the deformation zone (F.A. Danilov, A.Z. Gleyberg, V . G. Balakin. Hot rolling and pressing of pipes. - M., Metallurgy, 1972, p.194).

К недостаткам способа относится необходимость обеспечения высокого избыточного давления охладителя вследствие того, что охладитель подают нормально к поверхности гильзы и оправки в поперечном сечении, что приводит к увеличению его расхода (повышению давления) и образованию избытка охладителя в очаге деформации. Кроме того, ухудшается качество внутренней поверхности гильз и повышается износ оправок.The disadvantages of the method include the need to ensure high overpressure of the cooler due to the fact that the cooler is fed normally to the surface of the sleeve and the mandrel in cross section, which leads to an increase in its flow rate (pressure increase) and the formation of excess cooler in the deformation zone. In addition, the quality of the inner surface of the liners deteriorates and the wear of the mandrels increases.

Техническая задача, решаемая изобретениями, заключается в увеличении износостойкости оправки, повышении эффективности ее охлаждения и качества внутренней поверхности прокатываемого изделия, расширении технологических возможностей посредством использования оправки на станах винтовой прокатки в составе крупных трубопрокатных агрегатов (ТПА), а также использования ее при прокатке высоколегированных сталей и сплавов.The technical problem solved by the inventions is to increase the wear resistance of the mandrel, increase the efficiency of its cooling and the quality of the inner surface of the rolled product, expand technological capabilities through the use of mandrels on screw rolling mills as part of large pipe rolling units (TPA), as well as its use when rolling high alloy steels and alloys.

Поставленная задача решается за счет того, что в охлаждаемой оправке косовалкового стана, содержащей носик и рабочую профильную часть, выполненную с полостью и выводными каналами для подачи охладителя, согласно изобретению, оси выводных каналов в поперечном сечении оправки размещены под острым углом к поверхности оправки, при этом каналы устьями ориентированы в направлении, противоположном направлению вращения оправки.The problem is solved due to the fact that in the cooled mandrel of the Kosovalkovy mill containing the nose and the working profile part, made with a cavity and outlet channels for supplying the cooler, according to the invention, the axis of the outlet channels in the cross section of the mandrel are placed at an acute angle to the surface of the mandrel, when this channels mouths are oriented in the opposite direction to the direction of rotation of the mandrel.

Поставленная задача решается также за счет того, что в способе охлаждения оправки косовалкового стана, включающем подачу охладителя под избыточным давлением в системе охлаждения оправки в полость вращающейся оправки и через выводные каналы в оправке - в очаг деформации, согласно изобретению, поток охладителя в очаг деформации подают под острым углом к наружной поверхности оправки в поперечном сечении очага деформации.The problem is also solved due to the fact that in the method of cooling the mandrel of a Kosovalkovy mill, which includes supplying a cooler under excess pressure in the cooling system of the mandrel to the cavity of the rotating mandrel and through the outlet channels in the mandrel to the deformation zone, according to the invention, the flow of cooler to the deformation zone is fed at an acute angle to the outer surface of the mandrel in the cross section of the deformation zone.

Кроме того, поток охладителя подают в направлении, противоположном направлению вращения оправки.In addition, the flow of coolant is supplied in a direction opposite to the direction of rotation of the mandrel.

Механизм и особенности охлаждения оправки предложенной конструкции и способ охлаждения рассмотрим путем сравнения с работой охлаждаемой оправки известной конструкции.The mechanism and features of cooling the mandrel of the proposed design and the cooling method will be considered by comparing with the work of the cooled mandrel of known design.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показаны поперечные сечения очага деформации и оправки прошивного стана известных конструкций, на фиг.2 изображены поперечные сечения очага деформации и оправки предлагаемой конструкции.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows cross sections of a deformation zone and a mandrel of a piercing mill of known structures, Fig. 2 shows cross sections of a deformation zone and a mandrel of the proposed design.

В очаге деформации представлены (фиг.1 и 2): поперечное сечение гильзы 1; зазор 2 между поверхностями гильзы и оправки; поперечное сечение оправки 3 известной и предлагаемой конструкций; полость 4 оправки с охладителем; один из выводных каналов 5 оправки с охладителем.In the deformation zone are presented (figures 1 and 2): cross section of the sleeve 1; the gap 2 between the surfaces of the liner and the mandrel; the cross section of the mandrel 3 of the known and proposed designs; cavity 4 mandrels with a cooler; one of the output channels 5 of the mandrel with a cooler.

Для упрощения принимаем угол наклона у осей выводного канала в меридиональном сечении равным 90° (в известных конструкциях оправок γ=30÷90°). В процессе прошивки гильза 1 вращается совместно с оправкой 3 относительно оси прошивки (точка 0), являющейся центром симметрии системы «гильза-оправка» (фиг.1). Часть охладителя, подаваемого во внутреннюю полость 4 оправки под избыточным давлением, выводится через каналы 5 в зазор 2 между поверхностями гильзы 1 и оправки 3. Поток жидкого охладителя, подаваемый из устья канала 5, нормален внутренней поверхности гильзы 1. Отраженный от стенки гильзы 1 поток охладителя также является нормальным по отношению к поверхности оправки 3 (фиг.1) и охлаждает практически не нагретую часть оправки, поскольку размещенный в ней выводной канал с жидким охладителем не требует дополнительного охлаждения. Во-вторых, отраженный поток охладителя, представляющий смесь жидкого охладителя и пара повышенного давления, является более жестким, чем прямой, и блокирует подаваемый через выводной канал 5 прямой поток охладителя. Эффективность охлаждения при этом снижается, происходит разогрев оправки. Для повышения эффекта охлаждения обычно повышают избыточное давление охладителя в системе охлаждения, увеличивают диаметр выводных каналов или их число и т.д.To simplify, we take the angle of inclination at the axes of the outlet channel in the meridional section equal to 90 ° (in the known designs of the mandrels γ = 30 ÷ 90 °). In the process of firmware, the sleeve 1 rotates together with the mandrel 3 relative to the axis of the firmware (point 0), which is the center of symmetry of the "sleeve-mandrel" system (Fig. 1). Part of the cooler supplied to the inner cavity 4 of the mandrel under excess pressure is discharged through channels 5 into the gap 2 between the surfaces of the sleeve 1 and the mandrel 3. The flow of liquid cooler supplied from the mouth of the channel 5 is normal to the inner surface of the sleeve 1. The flow reflected from the wall of the sleeve 1 the cooler is also normal with respect to the surface of the mandrel 3 (Fig. 1) and cools the practically unheated part of the mandrel, since the outlet channel with the liquid cooler located in it does not require additional cooling. Secondly, the reflected cooler stream, which is a mixture of a liquid cooler and high pressure steam, is more rigid than a direct one and blocks the direct cooler stream supplied through the output channel 5. The cooling efficiency decreases, the mandrel heats up. To increase the cooling effect, the excess pressure of the cooler in the cooling system is usually increased, the diameter of the outlet channels or their number is increased, etc.

Указанные действия приводят к обратному эффекту: локальному переохлаждению и подзакалке металла заготовки-гильзы, что сопровождается повышением энергосиловых параметров прокатки, способствует ухудшению качества внутренней поверхности изделия и снижению стойкости оправки.These actions lead to the opposite effect: local subcooling and sub-hardening of the metal of the billet sleeve, which is accompanied by an increase in the energy-power parameters of rolling, contributes to a deterioration in the quality of the inner surface of the product and a decrease in the resistance of the mandrel.

В предлагаемой конструкции охлаждаемой оправки оси выводных каналов 5 в поперечном сечении размещены под острым углом к поверхности оправки 3, при этом каналы устьями ориентированы в направлении, противоположном направлению вращения оправки (фиг.2). Благодаря этому поток охладителя подают под острым углом к наружной поверхности оправки (внутренней поверхности гильзы) в поперечном сечении очага деформации. Под таким же углом отраженный поток охладителя в виде смеси жидкого охладителя и пара смещается относительно оси канала 5 и охлаждает поверхность оправки, минуя место расположения выводного канала. Блокирование прямого потока охладителя уменьшается либо исключается, при этом основной поток охладителя более свободно поступает в очаг деформации, а главное направлен и охлаждает тот участок оправки, который более разогрет и нуждается в охлаждении. Уменьшение или прекращение блокирующего действия отраженного потока охладителя способствует свободному поступлению его в очаг деформации и интенсифицирует циркуляцию охладителя внутри оправки. Таким образом, интенсифицируется как наружное, так и внутреннее охлаждение оправки, при этом возможно уменьшить избыточное давление охладителя в системе охлаждения оправки.In the proposed design of the cooled mandrel, the axes of the output channels 5 in cross section are placed at an acute angle to the surface of the mandrel 3, while the channels with their mouths are oriented in the opposite direction to the rotation direction of the mandrel (FIG. 2). Due to this, the coolant flow is supplied at an acute angle to the outer surface of the mandrel (inner surface of the sleeve) in the cross section of the deformation zone. At the same angle, the reflected flow of the cooler in the form of a mixture of liquid cooler and steam is shifted relative to the axis of the channel 5 and cools the surface of the mandrel, bypassing the location of the outlet channel. Blocking the direct flow of the cooler is reduced or eliminated, while the main flow of the cooler flows more freely into the deformation zone, and most importantly, it directs and cools the portion of the mandrel that is more warmed up and needs to be cooled. Reducing or stopping the blocking effect of the reflected flow of the cooler contributes to its free flow into the deformation zone and intensifies the circulation of the cooler inside the mandrel. Thus, both the external and internal cooling of the mandrel is intensified, while it is possible to reduce the excess pressure of the cooler in the mandrel cooling system.

Еще одним преимуществом предлагаемого технического решения является использование т.н. «инжекторного» эффекта, возникающего при условии разнонаправленности между вращением оправки и потоком охладителя (при этом выводные каналы оправки устьями ориентированы в направлении, противоположном направлению вращения оправки). Действительно при подаче потока охладителя под острым углом к наружной поверхности оправки в направлении, противоположном направлению вращения оправки, в устье канала 5 за счет разности движений между охладителем и оправкой возникает разряженная зона (стенка канала «убегает» от охладителя, т.н. «инжекторный» эффект), которую заполняет охладитель. Эффект возрастает с увеличением числа оборотов оправки и скорости истечения потока охладителя. Благодаря явлению инжекции существенно повышается эффективность охлаждения, вплоть до возможности подачи охладителя в очаг деформации без создания избыточного давления охладителя в системе охлаждения.Another advantage of the proposed technical solution is the use of so-called. “Injection” effect arising under the condition of multidirectionality between the rotation of the mandrel and the flow of cooler (in this case, the outlet channels of the mandrel with the mouths are oriented in the direction opposite to the direction of rotation of the mandrel). Indeed, when the flow of the cooler at an acute angle to the outer surface of the mandrel in the direction opposite to the direction of rotation of the mandrel, in the mouth of the channel 5 due to the difference in movements between the cooler and the mandrel, a rarefied zone appears (the channel wall “runs away” from the cooler, the so-called “injection »Effect) that the cooler fills. The effect increases with increasing speed of the mandrel and the flow rate of the cooler. Thanks to the injection phenomenon, the cooling efficiency is significantly increased, up to the possibility of supplying the cooler to the deformation zone without creating excessive pressure of the cooler in the cooling system.

Действие эффекта инжекции повышается с увеличением частоты вращения оправки, а также скорости потока охладителя. На косовалковых прошивных станах частота вращения валков составляет 90÷120 об/мин. При отношении диаметра валка к диаметру заготовки примерно 4-5 частота оборотов оправки составляет 8÷10 об/с. При такой частоте вращения оправки охладитель 2 можно подать в очаг деформации даже при отсутствии избыточного давления в системе охлаждения. Подача охладителя под острым углом к наружной поверхности оправки в поперечном сечении очага деформации обеспечивает большую степень свободы истечения потока охладителя через устье выводного канала в очаг деформации.The effect of the injection effect increases with increasing speed of the mandrel, as well as the flow rate of the cooler. On Kosovalkovyh piercing mills, the rotation frequency of the rolls is 90 ÷ 120 rpm. When the ratio of the diameter of the roll to the diameter of the workpiece is about 4-5, the frequency of rotation of the mandrel is 8 ÷ 10 r / s. At this frequency of rotation of the mandrel, cooler 2 can be fed into the deformation zone even in the absence of excess pressure in the cooling system. The supply of the cooler at an acute angle to the outer surface of the mandrel in the cross section of the deformation zone provides a greater degree of freedom of flow of the cooler through the mouth of the outlet channel to the deformation zone.

В предлагаемом способе охлаждения оправки прямой поток охладителя подают на внутреннюю поверхность гильзы 1 под углом, меньшим 90° (фиг.2), что уменьшает его охлаждающее воздействие на металл гильзы 1 и соответственно увеличивает охлаждение оправки 3 от действия отраженного потока.In the proposed method for cooling the mandrel, a direct flow of cooler is supplied to the inner surface of the sleeve 1 at an angle less than 90 ° (Fig. 2), which reduces its cooling effect on the metal of the sleeve 1 and, accordingly, increases the cooling of the mandrel 3 from the action of the reflected flow.

В процессе винтовой прошивки интенсивному разогреву и износу подвергается также и рабочий конус оправки. Особенно это касается оправок, используемых для прошивки сталей и сплавов с большим сопротивлением деформации. Поэтому предложенные конструктивные отличия возможно выполнить помимо носового участка также на рабочем конусе оправки. Использование охлаждаемых оправок предлагаемой конструкции дает возможность интенсифицировать охлаждение оправки как наружное, так и внутреннее, уменьшить разогрев ее участков в процессе прошивки и повысить износостойкость оправки. Кроме этого, происходит снижение давления и расход охладителя в системе охлаждения, снижение энергосиловых параметров процесса прошивки-прокатки, улучшение качества внутренней поверхности изделия. Интенсификация наружного охлаждения оправки способствует также улучшению внутреннего охлаждения оправки за счет повышения циркуляции охладителя в полости оправки. В совокупности это приводит к повышению теплоотдачи.During screw flashing, the working cone of the mandrel is also subjected to intense heating and wear. This is especially true for mandrels used for flashing steels and alloys with high deformation resistance. Therefore, the proposed design differences can be performed in addition to the nose section also on the working cone of the mandrel. The use of cooled mandrels of the proposed design makes it possible to intensify the cooling of the mandrel, both external and internal, to reduce the heating of its sections during firmware and to increase the wear resistance of the mandrel. In addition, there is a decrease in pressure and flow rate of the cooler in the cooling system, a decrease in the power parameters of the firmware-rolling process, and an improvement in the quality of the inner surface of the product. The intensification of the external cooling of the mandrel also contributes to the improvement of internal cooling of the mandrel by increasing the circulation of the cooler in the cavity of the mandrel. Together, this leads to an increase in heat transfer.

Предложенные конструкцию охлаждаемой оправки и способ ее охлаждения рассмотрим на примере изготовления гильз размером 146×8 мм из заготовки из стали 30ХГСА диаметром 140 мм с использованием оправки диаметром 112 мм. В процессе прокатки с использованием предложенной конструкции оправки и способа ее охлаждения давление охладителя было снижено с 15 до 10 атм. Технологические параметры при прошивке заготовки из стали 30ХГСА указаны в таблице. Средняя стойкость оправок при прошивке заготовок с охлаждением оправок по предлагаемому способу составила 1050 прошивок, что примерно в 1,5 раза выше показателей стойкости оправок при прошивке заготовок по действующей технологии. Повысилось качество поверхности труб.We will consider the proposed design of the cooled mandrel and the method of its cooling using the example of manufacturing sleeves with a size of 146 × 8 mm from a workpiece made of 30KhGSA steel with a diameter of 140 mm and using a mandrel with a diameter of 112 mm. During the rolling process using the proposed design of the mandrel and its cooling method, the pressure of the cooler was reduced from 15 to 10 atm. Technological parameters for flashing a workpiece made of 30KhGSA steel are shown in the table. The average durability of mandrels when flashing blanks with cooling mandrels by the proposed method was 1050 firmwares, which is about 1.5 times higher than the durability indicators of mandrels when flashing blanks using current technology. The surface quality of the pipes has improved.

Кроме того, была проведена прошивка непрерывно-литой заготовки диаметром 400 мм в гильзу размером 390×67,5 мм при изготовлении труб размером 245×7,9 мм из стали марки «Д» на прошивном стане крупного ТПА «5-12». Технологические параметры при прошивке этой заготовки также указаны в таблице. Средняя стойкость водоохлаждаемых оправок по действующему способу при давлении воды в системе охлаждения 12 атм составила 460 прошивок.In addition, a continuously cast billet with a diameter of 400 mm was flashed into a sleeve with a size of 390 × 67.5 mm in the manufacture of pipes of 245 × 7.9 mm in size from steel grade “D” on the piercing mill of a large TPA “5-12”. Technological parameters for flashing this workpiece are also indicated in the table. The average resistance of water-cooled mandrels according to the current method at a water pressure in the cooling system of 12 atm was 460 firmware.

ТаблицаTable Технологические параметры при прошивке заготовокTechnological parameters for flashing blanks № п/пNo. p / p Наименование параметраParameter Name Величина параметра/марка сталиParameter value / steel grade 30ХГСА30HGSA Сталь "Д"Steel "D" 1.one. Угол подачи валковRoll feed angle 8°30'8 ° 30 ' 5 ° 2.2. Расстояние между валкамиDistance between rolls 111 мм111 mm 350 мм350 mm 3.3. Расстояние между линейкамиThe distance between the rulers 132 мм132 mm 400 мм400 mm 4.four. Угол входного конусаInlet cone angle 3 ° 3 ° 5.5. Угол подачи охладителя к поверхности гильзыCooler feed angle to sleeve surface 30°30 ° 30°30 ° 6.6. Обжатие перед носком оправкиCompression in front of the toe of the mandrel 11,7%11.7% -- 7.7. Обжатие в пережимеPinch Compression 20,7%20.7% 12,5%12.5% 8.8. Выдвижение оправкиMandrel extension -- 180 мм180 mm 9.9. Диаметр оправкиMandrel Diameter -- 239 мм239 mm 10.10. Температура нагрева заготовкиWorkpiece heating temperature -- 124°124 ° 11.eleven. Размер гильзыSleeve size 146×8 мм146 × 8 mm 390×67,5 мм390 × 67.5 mm 12.12. Размер трубыPipe size 133×4,5 мм133 × 4.5 mm 245×7,9 мм245 × 7.9 mm 13.13. Давление охладителя (воды) в системеCooler (water) pressure in the system 15 атм/10 атм15 atm / 10 atm 12 атм/8 атм12 atm / 8 atm

При осуществлении предлагаемого технического решения давление воды в системе охлаждения было снижено до 8 атм, т.е. в 1,5 раза. При этом средняя стойкость оправок возросла до 640 прошивок, примерно на 30%.When implementing the proposed technical solution, the water pressure in the cooling system was reduced to 8 atm, i.e. 1.5 times. At the same time, the average durability of the mandrels increased to 640 firmware, by about 30%.

Реализация предлагаемых конструкции оправки и способа ее охлаждения не связана с существенными капитальными затратами и позволяет:The implementation of the proposed design of the mandrel and the method of its cooling is not associated with significant capital costs and allows you to:

- повысить износостойкость оправки;- increase the wear resistance of the mandrel;

- улучшить качество внутренней поверхности изделия;- improve the quality of the inner surface of the product;

- расширить диапазон прошиваемых заготовок по маркам сталей и размерам заготовок;- expand the range of stitched blanks for steel grades and sizes of blanks;

- использовать оправки на станах винтовой прокатки в составе крупных ТПА;- use mandrels on screw rolling mills as part of large injection molding machines;

- снизить давление охладителя в системе охлаждения и уменьшить его расход.- reduce the pressure of the cooler in the cooling system and reduce its consumption.

Claims (3)

1. Охлаждаемая оправка косовалкового стана, содержащая носик и рабочую профильную часть, выполненную с полостью и выводными каналами для подачи охладителя, отличающаяся тем, что оси выводных каналов в поперечном сечении оправки размещены под острым углом к поверхности оправки, при этом каналы устьями ориентированы в направлении, противоположном направлению вращения оправки.1. The cooled mandrel of the Kosovalkovy mill, comprising a nose and a working profile part, made with a cavity and outlet channels for supplying a cooler, characterized in that the axis of the outlet channels in the cross section of the mandrel is placed at an acute angle to the surface of the mandrel, while the channels are oriented with their mouths in the direction opposite to the direction of rotation of the mandrel. 2. Способ охлаждения оправки косовалкового стана, включающий подачу охладителя под избыточным давлением в системе охлаждения оправки в полость вращающейся оправки и через выводные каналы в оправке - в очаг деформации, отличающийся тем, что поток охладителя в очаг деформации подают под острым углом к наружной поверхности оправки в поперечном сечении очага деформации.2. A method for cooling the mandrel of a Kosovalkovy mill, comprising supplying a cooler under excess pressure in the mandrel cooling system to the cavity of the rotating mandrel and through the outlet channels in the mandrel to the deformation zone, characterized in that the flow of cooler into the deformation zone is supplied at an acute angle to the outer surface of the mandrel in the cross section of the deformation zone. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что поток охладителя подают в направлении, противоположном направлению вращения оправки. 3. The method according to claim 2, characterized in that the flow of the cooler is served in the direction opposite to the direction of rotation of the mandrel.
RU2011100726/02A 2011-01-12 2011-01-12 Cooled mandrel of rotary piercer and method of cooling RU2457052C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011100726/02A RU2457052C1 (en) 2011-01-12 2011-01-12 Cooled mandrel of rotary piercer and method of cooling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011100726/02A RU2457052C1 (en) 2011-01-12 2011-01-12 Cooled mandrel of rotary piercer and method of cooling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2457052C1 true RU2457052C1 (en) 2012-07-27

Family

ID=46850628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011100726/02A RU2457052C1 (en) 2011-01-12 2011-01-12 Cooled mandrel of rotary piercer and method of cooling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2457052C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU654315A1 (en) * 1976-11-16 1979-03-30 Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт Mandrel for pilgrim-step tube-rolling
SU1242271A1 (en) * 1985-01-04 1986-07-07 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский И Конструкторско-Технологический Институт Трубной Промышленности Internal tools for cross roll mill
SU1435337A1 (en) * 1985-11-29 1988-11-07 Днепропетровский Металлургический Институт Им.Л.И.Брежнева Internal tools for skew-roll mill
RU2037350C1 (en) * 1992-10-12 1995-06-19 Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности" Piercing mill mandrel
EP1908533A1 (en) * 2005-06-14 2008-04-09 SUMITOMO METAL INDUSTRIES, Ltd. Boring machine, plug, and method of manufacturing seamless steel tube

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU654315A1 (en) * 1976-11-16 1979-03-30 Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт Mandrel for pilgrim-step tube-rolling
SU1242271A1 (en) * 1985-01-04 1986-07-07 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский И Конструкторско-Технологический Институт Трубной Промышленности Internal tools for cross roll mill
SU1435337A1 (en) * 1985-11-29 1988-11-07 Днепропетровский Металлургический Институт Им.Л.И.Брежнева Internal tools for skew-roll mill
RU2037350C1 (en) * 1992-10-12 1995-06-19 Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности" Piercing mill mandrel
EP1908533A1 (en) * 2005-06-14 2008-04-09 SUMITOMO METAL INDUSTRIES, Ltd. Boring machine, plug, and method of manufacturing seamless steel tube

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1972764A (en) Process and system for manufacturing metal strips and sheets without solution of continuity between continuous casting and rolling
KR20070084387A (en) Method for production of a seamless hot-finished steel tube and device for carrying out said method
CN107695102B (en) A method of block after preventing thick-walled pipe roll piercing
CN104588430A (en) Non-ferrous metal continuous casting-rolling-extrusion integral processing forming device and method
CN108160709B (en) Titanium alloy hot-rolled seamless pipe production system and production process thereof
CN106269871A (en) A kind of method producing line employing increasing speed rolling technique production thickness≤2.0mm low-intensity strip steel at CSP
RU2335376C1 (en) Device for continuous casting, rolling and pressing of profiles
RU2315672C2 (en) Rolling method of conversion tubes of large and mean diameters from ingots and billets of titanium base alloys in tube rolling aggregates with pilger mills
CN103157694B (en) Manufacturing method of steel tube provided with rack-shaped inner wall
RU2457052C1 (en) Cooled mandrel of rotary piercer and method of cooling
WO2011047524A1 (en) Three-roller planetary rolling method for rolling brass pipe
US9352368B2 (en) Method and plant for producing metal rolled products
MX2013004292A (en) Twin roll continuous caster.
CN106216400A (en) The external diameter roll seamless steel tube Processes and apparatus installation system more than 60mm
CN113976629B (en) Seamless pipe and preparation method thereof
CN102430574A (en) Rolling technology for hollow steel for drill tools
JP2009297756A (en) Continuous casting method for round slab for seamless steel tube
JPH02200306A (en) Method and apparatus for manufacturing seamless metal tube by cold pilger process
RU2456102C1 (en) Method of producing sleeves
EA030534B1 (en) Piercing mandrel having an improved service life for producing seamless tubes
RU2735436C1 (en) Method of helical rolling of billet into sleeve
JPH07314013A (en) Rolling device train of 3-roll mandrel mill
JP2007203317A (en) Thermal crown control device, rolling mill, and metal strip manufacturing method using the rolling mill
JP2006231354A (en) Method of manufacturing ultra thin-walled seamless metallic tube
RU2288057C1 (en) Method for piercing ingots and blanks of titanium-base alloys

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200113