RU2568805C1 - Cooled mandrel of rotary mill and method of its cooling - Google Patents
Cooled mandrel of rotary mill and method of its cooling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568805C1 RU2568805C1 RU2014121443/02A RU2014121443A RU2568805C1 RU 2568805 C1 RU2568805 C1 RU 2568805C1 RU 2014121443/02 A RU2014121443/02 A RU 2014121443/02A RU 2014121443 A RU2014121443 A RU 2014121443A RU 2568805 C1 RU2568805 C1 RU 2568805C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mandrel
- cooling
- working cone
- cone
- radial channels
- Prior art date
Links
Landscapes
- Extrusion Of Metal (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано в косовалковых станах при изготовлении полых цилиндрических изделий с применением охлаждаемых оправок.The invention relates to pipe rolling production and can be used in Kosovolnovyh mills in the manufacture of hollow cylindrical products using refrigerated mandrels.
Известно, что наиболее часто сменяемым трубопрокатным инструментом в косовалковых станах является оправка, поскольку работает в условиях высоких температур и усилий со стороны деформируемого металла, интенсивного поверхностного скольжения и продолжительного периода контакта с нагретым металлом.It is known that the most frequently replaced tube rolling tool in Kosovolnovy mills is the mandrel, because it works under conditions of high temperatures and forces from the deformable metal, intense surface sliding and a long period of contact with the heated metal.
В процессе прокатки отдельные участки оправки нагреваются до температуры 800÷900°C и подвергаются износу и разрушению. Необходимость частой замены оправок снижает производительность и ухудшает качество гильз и труб. Для повышения износостойкости оправок используют жаростойкие и жаропрочные материалы для их изготовления, покрытия оправок или их частей износостойким материалом, а также использование составных, композитных оправок (см., например авторское свидетельство СССР №430911, B21B 25/00, опубл. 05.06.1974 г.). Также используют охлаждаемые оправки с внешним охлаждением, например в спрейерных устройствах, охлаждение которых осуществляют в паузах между прошивками, и - с внутренним охлаждением, при этом оправку выполняют с полостью, в которую подают и отводят через упорный стержень охлаждающий агент под давлением 20 и более атм, а также применяют сочетание наружного спрейерного охлаждения в паузах между прошивками и постоянного внутреннего охлаждения. Кроме того, используют оправки с наружным и внутренним охлаждением, причем при наружном охлаждении предусмотрена подача охлаждающего агента на внутреннюю поверхность гильзы в очаг деформации через выводные радиальные каналы, выполненные в стенке оправки. Достоинством использования такого типа охлаждаемых оправок является относительная простота реализации и высокая эффективность за счет повышения их износостойкости. К недостаткам относится неравномерность охлаждения различных участков оправки, обусловленная выполнением и расположением сквозных выводных каналов в носовой части оправки на стыке цилиндрической поверхности носика с конической поверхностью рабочего конуса оправки. При этом устья выводных каналов направлены в сторону носика оправки, поэтому охлаждение локализуется на носовом участке, способствуя его переохлаждению и, напротив - недостаточному охлаждению рабочего конуса оправки.During the rolling process, individual sections of the mandrel are heated to a temperature of 800 ÷ 900 ° C and are subject to wear and tear. The need for frequent replacement of mandrels reduces productivity and degrades the quality of sleeves and pipes. To increase the wear resistance of mandrels, heat-resistant and heat-resistant materials are used for their manufacture, coating mandrels or their parts with wear-resistant material, as well as the use of composite, composite mandrels (see, for example, USSR author's certificate No. 430911, B21B 25/00, publ. 05.06.1974 g .). Cooled mandrels are also used with external cooling, for example, in spraying devices, the cooling of which is carried out in the intervals between the firmwares, and with internal cooling, while the mandrel is made with a cavity into which the cooling agent is supplied and removed through the thrust rod under a pressure of 20 atm or more , and also apply a combination of external spray cooling in the pauses between firmware and constant internal cooling. In addition, mandrels with external and internal cooling are used, and with external cooling, a cooling agent is supplied to the inner surface of the sleeve into the deformation zone through radial outlets made in the mandrel wall. The advantage of using this type of cooled mandrels is the relative ease of implementation and high efficiency by increasing their wear resistance. The disadvantages include the uneven cooling of various sections of the mandrel, due to the implementation and location of through output channels in the nose of the mandrel at the junction of the cylindrical surface of the nozzle with the conical surface of the working cone of the mandrel. At the same time, the mouths of the outlet channels are directed towards the nose of the mandrel, therefore, cooling is localized in the nose section, contributing to its overcooling and, on the contrary, insufficient cooling of the working cone of the mandrel.
Известна охлаждаемая оправка, содержащая носик, рабочий конус и калибрующий участок, выполненная с внутренней полостью и сквозными радиальными каналами для подачи охлаждающего агента, обеспечивающими как внутреннее, так и наружное охлаждение поверхности оправки (Ю.М. Матвеев, Я.Л. Ваткин. Калибровка инструмента трубных станов. М.: Металлургия, 1970, с. 57-58), принятая за прототип. Использование оправок не требует высоких затрат, связанных с изготовлением оправок и системы охлаждения, и обеспечивает износостойкость, многократно превышающую этот показатель в сравнении со сменной, разовой оправкой без охлаждения.Known cooled mandrel containing a nose, a working cone and a calibrating section, made with an internal cavity and through radial channels for supplying a cooling agent, providing both internal and external cooling of the surface of the mandrel (Yu.M. Matveev, Ya.L. VATkin. Calibration tool pipe mills. M: Metallurgy, 1970, S. 57-58), adopted as a prototype. The use of mandrels does not require high costs associated with the manufacture of mandrels and a cooling system, and provides wear resistance many times higher than this indicator in comparison with a replaceable, single mandrel without cooling.
К недостаткам указанной конструкции оправки относятся локализация и узконаправленность охлаждения, которые определяются ориентацией выводных радиальных каналов, направленных в сторону торца носика оправки, что затрудняет свободный перенос охлаждающего агента к поверхности рабочего конуса оправки. Такой характер охлаждения оправки приводит, с одной стороны, к переохлаждению носового участка оправки, а с другой - к перегреву поверхности рабочего конуса, на котором деформация металла, происходящая в интенсивно сужающейся щели, образованной валком, рабочим конусом оправки и линейкой, максимальна. Попытки выполнения радиальных каналов непосредственно на поверхности рабочего конуса оправки приводили к характерным дефектам на внутренней поверхности гильзы, которые появлялись вследствие частичного заполнения металлом устьев сквозных каналов за счет больших удельных усилий, и которые не устранялись при дальнейшем деформировании гильзы.The disadvantages of this design of the mandrel include localization and narrow cooling, which are determined by the orientation of the output radial channels directed towards the end of the nose of the mandrel, which makes it difficult to freely transfer the cooling agent to the surface of the working cone of the mandrel. This nature of the cooling of the mandrel leads, on the one hand, to supercooling of the nose of the mandrel, and on the other, to overheating of the surface of the working cone, on which the metal deformation occurring in the intensely narrowing gap formed by the roll, the working cone of the mandrel and the ruler is maximum. Attempts to make radial channels directly on the surface of the working cone of the mandrel led to characteristic defects on the inner surface of the sleeve, which appeared due to the partial filling of the mouths of the through channels by the metal due to high specific forces, and which were not eliminated with further deformation of the sleeve.
Известно охлаждение оправки стана винтовой прокатки, выполненной с несквозной внутренней поверхностью (патент РФ №2497613, B21B 25/04, опубл. 10.11.2013 г.), при котором охлаждающая среда поступает по подводящей трубке и циркулирует за счет создаваемого давления в полости оправки. Одновременно конструкционные особенности справочного узла с выполненными в нем отверстиями обеспечивают эффективное охлаждение упорного стержня и снижение температуры внутренней поверхности гильз до оптимального значения, а активная циркуляция охладителя в полости оправки в определенной мере способствует охлаждению собственно оправки. Недостатком является невозможность подачи охлаждающего агента непосредственно в очаг деформации, поскольку сам узел с выполненными отверстиями расположен за оправкой, и охлаждающий агент не достигает наружной поверхности оправки.It is known that the mandrel is cooled by a helical rolling mill made with a non-through inner surface (RF patent No. 2497613, B21B 25/04, publ. November 10, 2013), in which the cooling medium enters through the inlet tube and circulates due to the created pressure in the mandrel cavity. At the same time, the design features of the reference unit with holes made in it provide effective cooling of the thrust rod and lowering the temperature of the inner surface of the liners to the optimum value, and the active circulation of the cooler in the cavity of the mandrel to some extent helps to cool the mandrel itself. The disadvantage is the impossibility of supplying a cooling agent directly to the deformation zone, since the assembly with holes made is located behind the mandrel, and the cooling agent does not reach the outer surface of the mandrel.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ производства трубной заготовки (заявка Германии №102011012761, B21B 17/02, опубл. 24.05.2012 г.), при осуществлении которого в процессе прошивки заготовки в полость оправки под избыточным давлением подают охлаждающий агент с одновременной подачей другого вещества, обладающего полезными для процесса косовалковой прошивки свойствами, на внутреннюю поверхность гильзы. При осуществлении способа охлаждению подвергаются только внутренние поверхности оправки и гильзы, а устройство с выводными отверстиями для подачи вещества с другими полезными свойствами находится позади очага деформации. В результате не происходит наружного охлаждения оправки, и процесс прошивки сопровождается повышенным разогревом тела оправки, интенсивным ее износом и, как следствие, неудовлетворительным качеством поверхности гильз.The closest technical solution adopted for the prototype is a method of manufacturing a tube billet (German application No. 102011012761, B21B 17/02, publ. May 24, 2012), during which the cooling agent is supplied with a cooling agent in the process of flashing the billet under excessive pressure. with the simultaneous supply of another substance, which has properties useful for the process of Kosovalkovaya firmware, on the inner surface of the sleeve. When implementing the method, only the inner surfaces of the mandrel and the sleeve are cooled, and the device with outlet holes for supplying a substance with other useful properties is located behind the deformation zone. As a result, external cooling of the mandrel does not occur, and the firmware process is accompanied by increased heating of the mandrel body, its intensive wear and, as a result, the unsatisfactory surface quality of the sleeves.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении износостойкости охлаждаемой оправки и качества внутренней поверхности гильз и снижении избыточного давления в системе охлаждения и оправке.The technical problem solved by the invention is to increase the wear resistance of the cooled mandrel and the quality of the inner surface of the sleeves and reduce the excess pressure in the cooling system and the mandrel.
Поставленная задача решается за счет того, что в охлаждаемой оправке косовалкового прошивного стана, включающей носик, рабочий конус и калибрующий участок, выполненной с внутренней полостью и сквозными радиальными каналами для подачи охлаждающего агента, согласно изобретению на участке рабочего конуса, отстоящем от торца носика на расстоянии не более 0,4 длины оправки, выполнен обратный гребень высотой 1÷12% от диаметра оправки, образующий на поверхности рабочего конуса кольцевую выемку, при этом в месте пересечения поверхности рабочего конуса с обратным гребнем дополнительно выполнены сквозные радиальные каналы по периметру оправки. Кроме того, устья дополнительных сквозных каналов ориентированы в направлении калибрующего участка оправки.The problem is solved due to the fact that in a cooled mandrel of a Kosovalkovy piercing mill, including a spout, a working cone and a calibrating section, made with an internal cavity and through radial channels for supplying a cooling agent, according to the invention, on a section of the working cone, spaced apart from the nose end not more than 0.4 length of the mandrel, a back ridge is made with a height of 1 ÷ 12% of the diameter of the mandrel, forming an annular recess on the surface of the working cone, while at the intersection of the working surface ōnusa with reverse comb further radial through channels formed by the mandrel circumference. In addition, the mouths of the additional through channels are oriented in the direction of the calibrating portion of the mandrel.
Поставленная задача решается также за счет того, что в способе охлаждения оправки косовалкового прошивного стана при изготовлении гильз, включающем подачу в полость оправки охлаждающего агента под избыточным давлением, согласно изобретению поток охлаждающего агента ориентируют в направлении прокатки и подают в очаг деформации на участок между внутренней поверхностью гильзы и рабочей поверхностью оправки. Кроме того, в качестве охлаждающего агента используют смесь охладителя с веществами, обладающими защитными и/или антифрикционными свойствами.The problem is also solved due to the fact that in the method of cooling the mandrel of a Kosovalkovy piercing mill in the manufacture of sleeves, which includes supplying into the cavity of the mandrel of a cooling agent under excessive pressure, according to the invention, the flow of the cooling agent is oriented in the rolling direction and fed into the deformation zone to the section between the inner surface liner and work surface of the mandrel. In addition, a coolant mixture with substances having protective and / or antifriction properties is used as a cooling agent.
Применение охлаждаемой оправки предлагаемой конструкции обеспечивает возможность более равномерного и эффективного охлаждения как носика, так и рабочего конуса оправки, являющихся наиболее нагруженными и разогреваемыми участками оправки, при возможности одновременного снижения давления охлаждающего агента, позволяет усилить эффект внутреннего охлаждения за счет постоянного притока новых объемов охлаждающего агента и, следовательно - интенсификации циркулирования последнего в полости оправки. Кроме того, обеспечивается возможность подавать охлаждающий агент, имеющий повышенные плотность и вязкость и обладающий защитными и/или антифрикционными свойствами, в очаг деформации при относительно небольшой величине избыточного давления. Выполнение на участке рабочего конуса оправки обратного гребня, отстоящего от торца носика на расстоянии не более 0,4 длины оправки, позволяет обеспечить равномерное охлаждение рабочих участков оправки, расположенных по обеим сторонам от обратного гребня. При выполнении обратного гребня на расстоянии от торца носика более 0,4 длины оправки неравномерность охлаждения оправки проявляется в избыточном разогреве (до 500°C) рабочего конуса носовой части оправки, а на расстоянии - менее 0,4 длины оправки неравномерность охлаждения заключается в склонности к разогреву хвостового участка рабочего конуса оправки.The use of the cooled mandrel of the proposed design provides the possibility of more uniform and efficient cooling of both the nose and the working cone of the mandrel, which are the most loaded and warmed sections of the mandrel, while it is possible to simultaneously reduce the pressure of the cooling agent, can enhance the effect of internal cooling due to the constant influx of new volumes of cooling agent and, therefore, intensification of the circulation of the latter in the mandrel cavity. In addition, it is possible to supply a cooling agent having increased density and viscosity and having protective and / or antifriction properties to the deformation zone with a relatively small amount of overpressure. The execution on the site of the working cone of the mandrel of the reverse ridge, spaced from the end of the nose at a distance of not more than 0.4 length of the mandrel, allows for uniform cooling of the working sections of the mandrel located on both sides of the reverse ridge. When performing the reverse ridge at a distance from the nose end of more than 0.4 length of the mandrel, uneven cooling of the mandrel is manifested in excessive heating (up to 500 ° C) of the working cone of the nose of the mandrel, and at a distance of less than 0.4 of the length of the mandrel, the cooling unevenness lies in the tendency to heating the tail section of the working cone of the mandrel.
Выполнение обратного гребня высотой 1÷12% от диаметра оправки, который образует на поверхности рабочего конуса кольцевую выемку, создает условия для обеспечения технологии выполнения, в частности, сверления сквозных радиальных каналов на конусном участке оправки. При этом экспериментально установлено, что для оправок малого диаметра (50÷60 мм) высота обратного гребня должна составлять 8÷12%, а для оправок большого диаметра (более 300 мм) - 1÷5%.The implementation of the reverse ridge with a height of 1 ÷ 12% of the diameter of the mandrel, which forms an annular recess on the surface of the working cone, creates the conditions for the implementation of technology, in particular, drilling through radial channels on the conical portion of the mandrel. Moreover, it was experimentally established that for small mandrels (50 ÷ 60 mm), the height of the back ridge should be 8 ÷ 12%, and for large mandrels (more than 300 mm) - 1 ÷ 5%.
Выполнение сквозных радиальных каналов в месте пересечения поверхности рабочего конуса с обратным гребнем, устья которых ориентированы в направлении калибрующего участка оправки, обеспечивает подачу потока охлаждающего агента в направлении прокатки в очаг деформации, что способствует интенсивному охлаждению как носового участка, так и остальной части рабочего конуса оправки, повышению качества внутренней поверхности гильз и стойкости оправок, уменьшению их износа.The implementation of through radial channels at the intersection of the surface of the working cone with the back ridge, the mouths of which are oriented in the direction of the calibrating section of the mandrel, provides a flow of cooling agent in the direction of rolling in the deformation zone, which contributes to intensive cooling of both the nose section and the rest of the working cone of the mandrel , improving the quality of the inner surface of the liners and the durability of the mandrels, reducing their wear.
Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показана конструкция и особенности механизма охлаждения предлагаемой оправки 1 диаметром δ0 в очаге деформации, образованном заготовкой-гильзой 2, валком 3 и линейкой 4 прошивного стана. Использование термина «заготовка-гильза» наиболее полно и правильно характеризует деформируемый объект, поскольку термин «гильза», строго говоря - это полое цилиндрическое тело с постоянной толщиной стенки (после деформирования на калибрующих участках валка и оправки). Оправка 1 включает носик 5 длиной lн, рабочий конусный участок 6 длиной l1, калибрующий участок 7 длиной l2, обратный конус 8 длиной l3. Оправка выполнена с внутренней полостью 9, обратным гребнем 10, образующим на поверхности рабочего конуса 6 кольцевую выемку 11, в носовой части оправки выполнены сквозные радиальные каналы 12, в месте пересечения поверхности рабочего конуса 6 с обратным гребнем 10 выполнены сквозные радиальные каналы 13, расположенные равномерно по периметру оправки, устья которых ориентированы в направлении калибрующего участка 7 оправки, то есть в направлении, совпадающем с направлением прокатки.The invention is illustrated in the drawing, which shows the design and features of the cooling mechanism of the proposed mandrel 1 with a diameter of δ 0 in the deformation zone formed by the blank sleeve 2, the roll 3 and the ruler 4 of the piercing mill. The use of the term "blank-sleeve" most fully and correctly characterizes the deformable object, since the term "sleeve", strictly speaking, is a hollow cylindrical body with a constant wall thickness (after deformation on the calibrating sections of the roll and mandrel). Mandrel 1 includes a spout 5 of length l n , a working cone section 6 of length l 1 , a calibrating section 7 of length l 2 , a return cone 8 of length l 3 . The mandrel is made with an internal cavity 9, a back ridge 10, forming an annular recess 11 on the surface of the working cone 6, through radial channels 12 are made in the nose of the mandrel, through the radial channels 13 arranged uniformly at the intersection of the surface of the working cone 6 with the reverse ridge 10 along the perimeter of the mandrel, the mouths of which are oriented in the direction of the calibrating section 7 of the mandrel, that is, in the direction coinciding with the direction of rolling.
В исходном состоянии оправка 1 находится в очаге деформации, ограниченном валками 3, линейками 4 прошивного стана и заготовкой-гильзой 2, оправка размещена на упорном стержне (на рисунке не показан), через который в полость 9 под избыточным давлением, например 5÷25 атмосфер, подают охлаждающий агент и осуществляют внутреннее охлаждение оправки.In the initial state, the mandrel 1 is located in the deformation zone, limited by rolls 3, rulers 4 of the piercing mill and blank-sleeve 2, the mandrel is placed on the thrust rod (not shown in the figure), through which into the cavity 9 under excess pressure, for example 5 ÷ 25 atmospheres , a cooling agent is supplied and the mandrel is internally cooled.
Нагретую заготовку задают в калибр, образованный валками 3 и линейками 4, и осуществляют прошивку на оправке 1. В процессе прошивки при деформировании металла заготовки-гильзы 2 охлаждающий агент под избыточным давлением подают по внутреннему каналу упорного стержня (на рисунке не показан) через сквозные радиальные каналы 12, размещенные в носовой части оправки, и радиальные каналы 13 на рабочем конусном участке 6, из полости 9 в пространство между поверхностями носика 5 и заготовкой-гильзой 2, а также между поверхностью рабочего конуса 6 и заготовкой-гильзой 2, которое максимально в плоскости линеек 4 и минимально в плоскости валков 3. Происходит охлаждение поверхностей соответствующих участков оправки: как носика 5 с прилегающей к нему частью рабочего конуса 6, так и остальной части оправки - кольцевой выемки 11 и калибрующего участка 7. При этом интенсивное охлаждение последних обеспечивает подача охлаждающего агента в направлении прокатки за счет ориентации устьев радиальных каналов 13 в направлении калибрующего участка оправки. Происходит беспрепятственное выведение из очага деформации тепловой энергии в виде паров охлаждающего агента. Обеспечение равномерности охлаждения по всей длине оправки происходит за счет выполнения на участке рабочего конуса обратного гребня, отстоящего от торца носика на расстоянии не более 0,4 длины оправки. Экспериментальные исследования на прошивных станах ТПА «140» и ТПА «159-426» показали, что превышение указанного расстояния приводит к интенсификации нагрева поверхности передней части рабочего конуса оправки, а уменьшение - к разогреву части рабочего конуса, примыкающего к калибрующему участку оправки.The heated billet is set in the caliber formed by rolls 3 and rulers 4, and flashing is carried out on mandrel 1. During the flashing process, when the workpiece-sleeve 2 is deformed metal, the cooling agent is supplied under excessive pressure through the internal channel of the thrust rod (not shown) through through radial channels 12 located in the nose of the mandrel, and radial channels 13 on the working cone section 6, from the cavity 9 into the space between the surfaces of the spout 5 and the workpiece-sleeve 2, as well as between the surface of the working cone 6 and a sleeve-sleeve 2, which is maximum in the plane of the rulers 4 and minimum in the plane of the rolls 3. The surfaces of the respective sections of the mandrel are cooled: both the spout 5 with the adjacent part of the working cone 6, and the rest of the mandrel - the annular recess 11 and the calibrating section 7 In this case, intensive cooling of the latter ensures the supply of a cooling agent in the rolling direction due to the orientation of the mouths of the radial channels 13 in the direction of the calibrating portion of the mandrel. Unobstructed removal of thermal energy from the deformation zone in the form of cooling agent vapors occurs. Ensuring uniformity of cooling along the entire length of the mandrel is due to the implementation on the site of the working cone of the reverse ridge, spaced from the end of the nose at a distance of not more than 0.4 length of the mandrel. Experimental studies on the piercing mills TPA "140" and TPA "159-426" showed that exceeding the specified distance leads to intensification of heating of the surface of the front part of the working cone of the mandrel, and a decrease to heating the part of the working cone adjacent to the calibrating section of the mandrel.
Размещение в месте пересечения поверхности рабочего конуса 6 с обратным гребнем 10 сквозных радиальных каналов 13, расположенных равномерно по периметру оправки, позволяет обеспечить более равномерное охлаждение рабочего конусного участка при существенно меньшем избыточном давлении охлаждающего агента за счет большего числа радиальных каналов 13, чем в носовой части оправки, и ориентации устьев, каналов в направлении калибрующего участка оправки (то есть в направлении, совпадающем с направлением прокатки). При этом уменьшается действие негативного фактора - локального подстуживания внутренней поверхности заготовки-гильзы от избытка охлаждающего агента в носовой части оправки (особенно в период заполнении металлом очага деформации) и тем самым остается практически неизменным охлаждение носовой части. Одновременно с более интенсивным наружным охлаждением оправки повышается эффективность внутреннего охлаждения за счет обеспечения непрерывной и интенсивной циркуляции охлаждающего агента в полости 9 и радиальных каналах 12 и 13.The location at the intersection of the surface of the working cone 6 with the back ridge 10 of the through radial channels 13 located uniformly around the perimeter of the mandrel, allows for more uniform cooling of the working cone section with significantly less excess pressure of the cooling agent due to the greater number of radial channels 13 than in the bow mandrel, and the orientation of the mouths, channels in the direction of the calibrating portion of the mandrel (that is, in the direction coinciding with the direction of rolling). At the same time, the effect of a negative factor is reduced - local reinforcement of the inner surface of the sleeve blank from excess cooling agent in the nose of the mandrel (especially during the period when the deformation zone is filled with metal) and thereby cooling of the nose remains practically unchanged. Simultaneously with more intensive external cooling of the mandrel, the efficiency of internal cooling increases due to the provision of continuous and intensive circulation of the cooling agent in the cavity 9 and radial channels 12 and 13.
Кроме того, выполнение дополнительно сквозных радиальных каналов 13 способствует беспрепятственному и активному удалению из очага деформации избытков продуктов распада охлаждающего агента и позволяет совершенствовать процесс косовалковой прошивки - совместно либо раздельно с охладителем транспортировать в очаг деформации, например, технологические смазки, дезоксиданты и прочие агенты, обладающие защитными и/или антифрикционными свойствами. Эти вещества имеют повышенную вязкость и включают твердые составляющие продуктов распада при действии высоких температур, которые необходимо удалять из очага деформации.In addition, the implementation of additional through radial channels 13 contributes to the unhindered and active removal of excess decay products of the cooling agent from the deformation zone and makes it possible to improve the process of Kosovalkovaya firmware - transport it together or separately with the cooler to the deformation zone, for example, technological lubricants, deoxidants, and other agents possessing protective and / or anti-friction properties. These substances have a high viscosity and include solid components of decomposition products under the action of high temperatures, which must be removed from the deformation zone.
Таким образом, при использовании для косовалковой прошивки оправки предлагаемой конструкции происходит интенсивное и равномерное охлаждение всей длины рабочей поверхности оправки, что обеспечивает повышение ее износостойкости и качества внутренней поверхности гильз.Thus, when using the mandrel of the proposed design for Kosovalkovaya firmware, intensive and uniform cooling of the entire length of the working surface of the mandrel occurs, which improves its wear resistance and the quality of the inner surface of the sleeves.
Охлаждение оправки косовалкового стана рассмотрим на примере подачи в очаг деформации прошивного стана в пространство, ограниченное внутренней поверхностью заготовки-гильзы и рабочим конусом оправки охлаждающего агента, состоящего из смеси охладителя, например воды с веществами, обладающими защитными и/или антифрикционными свойствами, например с жидким раствором триполифосфата натрия 10% и монофосфата цинка 4%, обладающими смазочным эффектом. При подаче смазочно-охлаждающей смеси в очаг деформации прошивного стана через дополнительные сквозные радиальные каналы, расположенные в месте пересечения поверхности рабочего конуса с обратным гребнем по периметру кольцевой выемки, происходит интенсивное испарение жидкого охладителя (воды) с образованием газовой смеси, состоящей из паров воды и мелкодисперсных составляющих триполифосфата натрия и монофосфата цинка, температура плавления которых составляет 580÷20°C. В очаге деформации происходит сложная циркуляция образовавшейся газовой смеси, состоящей из паров охлаждающей воды и расплава мелкодисперсных составляющих триполифосфата натрия и монофосфата цинка, обеспечиваемая периодическим циклически изменяющимся зазором между внутренней поверхностью заготовки-гильзы и рабочим конусом оправки за счет большого количества единичных обжатий на данном участке очага деформации. Вследствие этого в процессе прокатки между контактными поверхностями металла заготовки-гильзы и инструмента образуется разделительный смазочный слой, который предотвращает схватывание (сварку) контактных поверхностей оправки, уменьшает коэффициент трения между контактными поверхностями, способствует снижению температуры поверхности и повышению стойкости оправки. Одновременно происходит охлаждение оправки.Let us consider the cooling of the mandrel of a Kosovalkovy mill using the example of feeding a piercing mill into the deformation zone into a space bounded by the inner surface of the sleeve blank and the working cone of the mandrel of a cooling agent, consisting of a mixture of a cooler, for example water, with substances that have protective and / or antifriction properties, for example, with liquid a solution of sodium tripolyphosphate 10% and zinc monophosphate 4%, with a lubricating effect. When the lubricant-cooling mixture is supplied to the deformation site of the piercing mill through additional through radial channels located at the intersection of the surface of the working cone with the back ridge along the perimeter of the annular recess, intense evaporation of the liquid cooler (water) occurs with the formation of a gas mixture consisting of water vapor and finely divided components of sodium tripolyphosphate and zinc monophosphate, the melting temperature of which is 580 ÷ 20 ° C. In the deformation zone, a complex circulation of the resulting gas mixture occurs, consisting of cooling water vapor and a melt of finely dispersed components of sodium tripolyphosphate and zinc monophosphate, provided by a periodic cyclically varying gap between the inner surface of the sleeve blank and the working cone of the mandrel due to the large number of unit reductions in this region of the center deformation. As a result of this, during the rolling process between the contact surfaces of the metal of the billet sleeve and the tool, a separation lubricant layer is formed that prevents setting (welding) of the contact surfaces of the mandrel, reduces the friction coefficient between the contact surfaces, helps to reduce the surface temperature and increase the durability of the mandrel. At the same time, the mandrel cools.
Предлагаемая оправка была опробована в условиях прокатки труб из стали ШХ15 размером 90×18 мм на трубопрокатном агрегате ТПА «50-200». Заготовку длиной 4,5 м диаметром 120 мм задавали в валки прошивного стана и прошивали на оправке диаметром 60 мм в гильзу размером 119×27,5 мм и длиной 6,5 м. При этом настроечные параметры прошивного стана были следующими: угол входного конуса валков α1=2°45, угол подачи валков β=9°30, обжатие в пережиме валков Uп=11,0%, обжатие перед носком оправки Uo=5,2%. Оправка выполнена с полостью, минимальный диаметр которой составил 8 мм, и сквозными радиальными каналами, расположенными в носовой части оправки и в месте пересечения поверхности рабочего конуса с обратным гребнем. В носовой части оправки выполнено 3 радиальных канала с диаметром выходного отверстия 3 мм, на участке рабочего конуса - 6 радиальных канала с диаметром выходного отверстия 5 мм. Высота обратного гребня составляла 3 мм, длина кольцевой выемки - 68 мм. Угол наклона осей радиальных каналов к оси оправки составлял в носовой части оправки +30° (устья каналов ориентированы в направлении, противоположном направлению прокатки), на участке рабочего конуса составлял -60° (устья каналов ориентированы в направлении прокатки). Избыточное давление охлаждающего агента составляло 5÷6 атм. Эффективность работы предлагаемой оправки оценивали по сравнению с оправкой по прототипу, испытания проводили на 12 оправках. Осуществляли прошивку нагретой до температуры 1160°C заготовки в гильзу с использованием предлагаемой оправки и оправки по прототипу. Процесс прошивки на каждой оправке вели до момента появления дефектов на внутренней поверхности гильзы в виде плен или закатов. Результаты опытной прокатки приведены в таблице, из которой следует, что стойкость оправки предлагаемой конструкции увеличилась по сравнению с прототипом более чем в 3 раза, среднее количество прошивок на одной оправке составило 232. После испытаний поверхность предлагаемых оправок гладкая без наплывов и вырывов. На рабочей поверхности оправок по прототипу наблюдалось наличие вырывов из-за локального схватывания материала оправки с металлом заготовки, следы налипания металла на поверхность рабочего конуса вследствие перегрева поверхности рабочего конуса. Основной причиной выхода из строя оправки предлагаемой конструкции являлось физическое истирание рабочей поверхности оправки, вызывающее повышение толщины гильз выше допустимого предела для данного сортамента труб. Состояние поверхности оправок удовлетворительное, происходило более равномерное их охлаждение, оправки могут быть использованы при прошивке заготовки в гильзу с большей толщиной стенки. Из таблицы следует, что количество труб с дефектами на внутренней поверхности труб уменьшилось с 0,21 до 0,08%, стойкость оправок повысилась более чем в 2 раза, сократилось количество труб с дефектами на внутренней поверхности, и существенно возросли кинематические и скоростные параметры процесса прошивки.The proposed mandrel was tested under the conditions of rolling tubes made of ШХ15 steel with a size of 90 × 18 mm on a TPA “50-200” tube rolling unit. A billet with a length of 4.5 m and a diameter of 120 mm was set into the rolls of the piercing mill and stitched on a mandrel with a diameter of 60 mm into a sleeve of 119 × 27.5 mm and a length of 6.5 m. α 1 = 2 ° 45, the feed angle of the rolls β = 9 ° 30, compression in the pinch rolls U p = 11.0%, compression in front of the toe of the mandrel U o = 5.2%. The mandrel was made with a cavity, the minimum diameter of which was 8 mm, and through radial channels located in the nose of the mandrel and at the intersection of the surface of the working cone with the back ridge. Three radial channels with an outlet diameter of 3 mm are made in the nose of the mandrel, and 6 radial channels with an outlet diameter of 5 mm are made in the section of the working cone. The height of the back ridge was 3 mm; the length of the annular recess was 68 mm. The angle of inclination of the axes of the radial channels to the axis of the mandrel was + 30 ° in the nose of the mandrel (the mouths of the channels are oriented in the opposite direction to the rolling direction), in the section of the working cone was -60 ° (the mouths of the channels are oriented in the rolling direction). The excess pressure of the cooling agent was 5–6 atm. The effectiveness of the proposed mandrel was evaluated in comparison with the mandrel of the prototype, the tests were performed on 12 mandrels. The workpiece heated to a temperature of 1160 ° C was flashed into the sleeve using the proposed mandrel and mandrel according to the prototype. The firmware process on each mandrel was conducted until defects appeared on the inner surface of the sleeve in the form of captives or sunsets. The results of the experimental rolling are shown in the table, from which it follows that the resistance of the mandrel of the proposed design increased by more than 3 times compared with the prototype, the average number of firmwares on one mandrel was 232. After testing, the surface of the proposed mandrels is smooth without sagging and tearing. On the working surface of the mandrel according to the prototype, tearing was observed due to local setting of the mandrel material with the workpiece metal, traces of metal sticking to the surface of the working cone due to overheating of the surface of the working cone. The main reason for the failure of the mandrel of the proposed design was the physical abrasion of the working surface of the mandrel, causing an increase in the thickness of the liners above the allowable limit for this assortment of pipes. The surface condition of the mandrels is satisfactory, their cooling was more even, the mandrels can be used when stitching the workpiece into a sleeve with a larger wall thickness. The table shows that the number of pipes with defects on the inner surface of the pipes decreased from 0.21 to 0.08%, the resistance of the mandrels increased by more than 2 times, the number of pipes with defects on the inner surface decreased, and the kinematic and speed parameters of the process increased significantly firmware.
Использование охлаждаемой оправки предлагаемой конструкции обеспечивает повышение износостойкости оправки и качества внутренней поверхности гильз, уменьшение износа оправки и снижение избыточного давления в системе охлаждения и оправке.The use of a cooled mandrel of the proposed design provides increased wear resistance of the mandrel and the quality of the inner surface of the sleeves, reduced wear of the mandrel and reduced excess pressure in the cooling system and the mandrel.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014121443/02A RU2568805C1 (en) | 2014-05-27 | 2014-05-27 | Cooled mandrel of rotary mill and method of its cooling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014121443/02A RU2568805C1 (en) | 2014-05-27 | 2014-05-27 | Cooled mandrel of rotary mill and method of its cooling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2568805C1 true RU2568805C1 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54598160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014121443/02A RU2568805C1 (en) | 2014-05-27 | 2014-05-27 | Cooled mandrel of rotary mill and method of its cooling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2568805C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU143000A1 (en) * | 1961-04-25 | 1961-11-30 | Н.Е. Процкий | Method of lubrication of the frame of the piercing mill |
| SU284801A1 (en) * | 1968-05-14 | 1977-12-05 | Khejfets G N | Device for hardening pipes |
| SU1196046A1 (en) * | 1983-11-18 | 1985-12-07 | Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности | Method of helical broaching |
| RU2021045C1 (en) * | 1992-10-12 | 1994-10-15 | Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности | Piercing mill mandrel |
| DE19604969A1 (en) * | 1996-02-02 | 1997-08-07 | Mannesmann Ag | Rolling mandrel and rolling rod for cross rolling mills |
-
2014
- 2014-05-27 RU RU2014121443/02A patent/RU2568805C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU143000A1 (en) * | 1961-04-25 | 1961-11-30 | Н.Е. Процкий | Method of lubrication of the frame of the piercing mill |
| SU284801A1 (en) * | 1968-05-14 | 1977-12-05 | Khejfets G N | Device for hardening pipes |
| SU1196046A1 (en) * | 1983-11-18 | 1985-12-07 | Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности | Method of helical broaching |
| RU2021045C1 (en) * | 1992-10-12 | 1994-10-15 | Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности | Piercing mill mandrel |
| DE19604969A1 (en) * | 1996-02-02 | 1997-08-07 | Mannesmann Ag | Rolling mandrel and rolling rod for cross rolling mills |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4462234A (en) | Rapid extrusion of hot-short-sensitive alloys | |
| US4192162A (en) | Method and apparatus for the extrusion of tubes of easily oxidized materials | |
| BR112013005545B1 (en) | "laying pipe and method for modifying the interior surface of a laying pipe" | |
| CN108160709A (en) | A kind of titanium alloy hot seamless tube production system and its production technology | |
| RU2568805C1 (en) | Cooled mandrel of rotary mill and method of its cooling | |
| US3360975A (en) | Water cooled container for hot working metal | |
| JP2009045663A (en) | Apparatus and method for drawing metallic tube | |
| US1989507A (en) | Rolling mill mandrel | |
| US20090174125A1 (en) | Method and arrangement for heating extended steel products | |
| JP5149545B2 (en) | Aluminum tube manufacturing method | |
| US4966022A (en) | Method and apparatus for lubricating the mandrel upon the manufacture of seamless tubes by the cold pilger process | |
| US4030328A (en) | Device for continuous lubrication of an extrusion die | |
| US11511326B2 (en) | Piercing machine, and method for producing seamless metal pipe using the same | |
| RU2650218C1 (en) | Mandrel assembly of screw rolling mill | |
| JPH01278903A (en) | Method and device for machining hollow blank to tube | |
| US3545240A (en) | Billet for extrusion and method of lubricating the same | |
| JP6397032B2 (en) | Perforated mandrel with improved service life for producing seamless pipes | |
| RU2456102C1 (en) | Method of producing sleeves | |
| USRE21957E (en) | Means for cooling piercing points of | |
| JP2022076878A (en) | Continuous drawing method and continuous drawing device | |
| RU2309809C1 (en) | Method for helical rolling of blank | |
| JPH0671309A (en) | Method for rolling seamless steel tube by using mandrel mill | |
| JP3578052B2 (en) | Piercing and rolling method of seamless steel pipe | |
| RU2021045C1 (en) | Piercing mill mandrel | |
| RU2457052C1 (en) | Cooled mandrel of rotary piercer and method of cooling |