RU2723494C1 - Method of rolling hollow billet on mandrel in three-shaft helical rolling mill and working roll for implementation thereof - Google Patents

Method of rolling hollow billet on mandrel in three-shaft helical rolling mill and working roll for implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2723494C1
RU2723494C1 RU2019129695A RU2019129695A RU2723494C1 RU 2723494 C1 RU2723494 C1 RU 2723494C1 RU 2019129695 A RU2019129695 A RU 2019129695A RU 2019129695 A RU2019129695 A RU 2019129695A RU 2723494 C1 RU2723494 C1 RU 2723494C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deformation
rolling
diameter
hollow billet
wall
Prior art date
Application number
RU2019129695A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Анатольевич Харитонов
Александр Сергеевич Алещенко
Алексей Сергеевич Будников
Юрий Борисович Белокозович
Руслан Вячеславович Исхаков
Александр Николаевич Осинцев
Дмитрий Алексеевич Дегай
Original Assignee
Акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод" (АО "ПНТЗ")
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 Акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод" (АО "ПНТЗ") filed Critical Акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод" (АО "ПНТЗ")
Priority to RU2019129695A priority Critical patent/RU2723494C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723494C1 publication Critical patent/RU2723494C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B19/00Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • B21B19/02Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
    • B21B19/06Rolling hollow basic material, e.g. Assel mills

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

FIELD: metal forming.SUBSTANCE: group of inventions relates to metal forming, particularly, to production of seamless pipes, and can be used in rolling hollow workpieces with rolls on a mandrel in a helical rolling mill. Proposed method comprises gripping of hollow billet by rolls, deformation of hollow billet along diameter, deformation along wall, intensive deformation of wall by flange, calibration along diameter and wall. Possibility of obtaining wide-dimensioned range of obtained pipes from specified diameters of initial billet with reduction of size range of billets themselves is ensured by the fact that deformation of hollow billet along diameter is carried out with additional reduction by value ε, equal to 0.25…0.88 of total deformation. Working roll has a grip cone having a main portion adjacent to the crest and an additional portion with an inclination angle to the rolling axis of 5…15°. Roll has a rolling and calibrating cone.EFFECT: technical result consists in increase in number of deformation cycles, which promotes study of metal structure of continuously cast billet.2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно производству бесшовных труб и может быть применимо при раскатке полых заготовок валками на оправке в стане винтовой прокатки.The invention relates to the field of metal forming, namely the production of seamless pipes and may be applicable when rolling hollow billets with rolls on a mandrel in a helical rolling mill.

Наряду с процессом прошивки, обеспечивающим получение полой заготовки, раскатка полых заготовок является неотъемлемой частью производства бесшовных труб. Уровень техники в данной области решает техническую проблему повышения качества бесшовных труб, получаемых из непрерывнолитой заготовки, склонных к образованию дефектов внутренней поверхности трубы, но не приводит к получению качественных бесшовных труб широкого размерного сортамента при сокращении размерного ряда полых заготовок.Along with the firmware process that provides hollow billets, rolling hollow billets is an integral part of the production of seamless pipes. The prior art in this area solves the technical problem of improving the quality of seamless pipes obtained from continuously cast billets, prone to the formation of defects in the inner surface of the pipe, but does not lead to high-quality seamless pipes with a wide size assortment while reducing the size range of hollow billets.

Известен способ раскатки полых заготовок валками на плавающей оправке в трехвалковом стане винтовой прокатки (SU №113579), включающий захват полой заготовке, интенсивную деформацию стенки гребнем на короткой плавающей оправке, деформацию заготовки по диаметру. Способ позволяющий осуществлять процесс раскатки с большими обжатиями по диаметру на плавающей оправке.A known method of rolling hollow billets by rolls on a floating mandrel in a three-roll helical rolling mill (SU No. 113579), including gripping a hollow workpiece, intensive wall deformation by a crest on a short floating mandrel, diameter deformation of the workpiece. The method allows to carry out the rolling process with large reductions in diameter on a floating mandrel.

В известном способе деформация полой заготовки в начале осуществляется за счет обжатия по стенке, а затем - за уменьшения диаметра. Таким образом, при использовании данного способа обжатие по диаметру ограничено. Это связано с повышением овальности заготовки и снижению устойчивости процесса раскатки при больших деформациях по диаметру.In the known method, the deformation of the hollow billet at the beginning is carried out due to compression along the wall, and then - for reducing the diameter. Thus, when using this method, the reduction in diameter is limited. This is due to an increase in the ovality of the workpiece and a decrease in the stability of the rolling process with large deformations in diameter.

Кроме того, использование короткой плавающей оправки может привести к технической проблеме, связанной с низкой износостойкостью такой оправки. Контакт короткой оправки с разогретым до температуры прокатки металлом осуществляется на небольшой длине, что приводит к существенному локальному разогреву и износу в области контакта.In addition, the use of a short floating mandrel can lead to a technical problem associated with the low wear resistance of such a mandrel. The contact of a short mandrel with a metal preheated to the rolling temperature is carried out over a short length, which leads to significant local heating and wear in the contact area.

Другой технической проблемой является наличие дополнительного оборудования на выходной стороне стана, необходимого для удержания перед прокаткой оправки. За счет необходимости установки оправки в очаге деформации, повышается время настройки стана в паузах между прокатками гильз, что снижает его производительность и маневренность.Another technical problem is the availability of additional equipment on the output side of the mill, necessary to hold the mandrel before rolling. Due to the need to install the mandrel in the deformation zone, the setup time of the mill is increased in the pauses between the rolling of the liners, which reduces its productivity and maneuverability.

В качестве ближайшего аналога к заявляемому способу, выбран способ раскатки гильз на трехвалковом стане винтовой прокатки (Ф.А. Данилов, А.З. Глейберг, В.Г. Балакин «Горячая прокатка и прессование труб». М.: Металлургия, 1962 г., с. 398-408, далее - книга), включающий захват полой заготовки, деформацию по диаметру, интенсивную деформацию стенки гребнем, калибровку по диаметру и стенке. Особенность способа заключается в том, что основная деформация полой заготовки осуществляется путем ее обжатия по толщине стенки гребнем на величину (1,18…1,25)⋅h, где h - высота гребня, что может составлять до 90% от исходной толщины стенки. Величина обжатия по толщине стенки зависит от размеров полой заготовки. Обжатие по диаметру захватным конусом валка осуществляется на величину до 5% с целью улучшения условий захвата и выбора технологического зазора между внутренней поверхностью гильзы и оправкой.As the closest analogue to the claimed method, the selected method of rolling the sleeves on a three-roll mill for screw rolling (F.A. Danilov, A.Z. Gleiberg, V.G. Balakin "Hot rolling and pipe pressing." M .: Metallurgy, 1962 ., pp. 398-408, hereinafter referred to as the book), including the capture of a hollow billet, deformation in diameter, intense deformation of the wall with a crest, and calibration in diameter and wall. The peculiarity of the method lies in the fact that the main deformation of the hollow billet is carried out by compressing it along the wall thickness with a crest by (1.18 ... 1.25) ⋅h, where h is the height of the crest, which can be up to 90% of the original wall thickness. The size of the reduction in wall thickness depends on the size of the hollow billet. The diameter compression by the gripping cone of the roll is carried out by up to 5% in order to improve the gripping conditions and select the technological gap between the inner surface of the sleeve and the mandrel.

Данный способ позволяют производить бесшовные трубы с жесткими допусками по геометрическим размерам, а также обеспечивать высокую маневренность - возможность несложной и быстрой перестройки на прокатку труб другого диаметра. Жесткие допуски по геометрическим размерам характеризуются высокой точностью по толщине стенки в пределах ±6,0% от номинальной и диаметру в пределах ±0,5% от номинального размера диаметра. Кроме того, известный способ обеспечивает прокатку труб с отношением диаметра к толщине стенки (D/S) от 4 до 11.This method allows the production of seamless pipes with tight tolerances in geometric dimensions, as well as providing high maneuverability - the possibility of simple and quick adjustment to rolling pipes of a different diameter. Tight tolerances in geometric dimensions are characterized by high accuracy in wall thickness within ± 6.0% of the nominal diameter and within ± 0.5% of the nominal diameter size. In addition, the known method provides rolling pipes with a ratio of diameter to wall thickness (D / S) from 4 to 11.

Однако анализируемый способ не позволяет осуществлять раскатку гильз с высоким обжатием по диаметру, тем самым не обеспечивает необходимую проработку структуры металла для получения качественных труб, получаемых из непрерывнолитой заготовки.However, the analyzed method does not allow the rolling of sleeves with high compression in diameter, thereby not providing the necessary study of the metal structure to obtain high-quality pipes obtained from continuously cast billets.

Кроме того, известный способ предполагает использование широкого размерного сортамента катаных заготовок с дробностью по диаметру 5-10 мм вследствие того, что обжатие по диаметру не превышает 6 мм. Использование непрерывнолитой заготовки является затруднительным, т.к. их получение с дробностью по диаметру 5-10 мм технологически и технически задача довольно сложная.In addition, the known method involves the use of a wide size assortment of rolled billets with a fragmentation in diameter of 5-10 mm due to the fact that the reduction in diameter does not exceed 6 mm. The use of continuously cast billets is difficult because their production with a fragmentation in diameter of 5-10 mm is technologically and technically a rather complicated task.

Известен рабочий валок трехвалкового раскатного стана, который имеет конус захвата, конус обжатия стенки перед гребнем, гребень, раскатной и калибрующий конус. Валок имеет следующие технические характеристики, ограничивающие достижения указанного ниже технологического решения. Угол наклона образующей конуса захвата к оси прокатки составляет 2,5-3°, который не позволяет осуществлять дополнительную деформацию по диаметру более чем на 5%, при этом конус обжатия перед гребнем имеет ограниченную длину и предназначен для выполнения обжатия по стенке с целью улучшения условий деформации заготовки на гребне валка. Указанные характеристики не позволяют осуществлять дополнительную деформацию по диаметру (Чикалов С.Г. Производство бесшовных труб из непрерывнолитой заготовки / под науч. ред. А.П. Коликова. - Волгоград: Комитет по печати и информациию 1999. - 416 с.) (Чикалов С.Г. Производство бесшовных труб из непрерывнолитой заготовки / под науч. ред. А.П. Коликова. - Волгоград: Комитет по печати и информациию 1999. - 416 с.).Known work roll of a three-roll rolling mill, which has a gripping cone, a wall compression cone in front of the ridge, a comb, a rolling and calibrating cone. The roll has the following technical characteristics that limit the achievements of the technological solution indicated below. The angle of inclination of the generatrix of the gripping cone to the rolling axis is 2.5-3 °, which does not allow for additional deformation of more than 5% in diameter, while the compression cone in front of the ridge has a limited length and is designed to perform compression on the wall in order to improve conditions deformation of the workpiece on the crest of the roll. These characteristics do not allow additional diameter deformation (SG Chikalov, Production of seamless pipes from continuously cast billets / edited by A.P. Kolikov. - Volgograd: Committee on Press and Information 1999. - 416 pp.) (Chikalov S.G. Production of seamless pipes from continuously cast billets / edited by A.P. Kolikov, Volgograd: Committee on Press and Information 1999. - 416 p.).

В указанной выше Книге Ф.А.Данилова, А.З. Глейберга, В.Г. Балакина также раскрыт рабочий валок, снабженный конусом захвата, гребнем раскатным и калибрующим участками. Данное техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога к предлагаемому устройству.In the above Book of F.A. Danilov, A.Z. Gleiberg, V.G. Balakin also disclosed a work roll equipped with a gripping cone, a crest rolled and calibrating sections. This technical solution is selected as the closest analogue to the proposed device.

Известный рабочий валок имеет захватной конус с углом наклона образующей к оси прокатки не более 3°, который позволяет осуществлять стабильный захват переднего торца полой заготовки, осуществлять деформацию стенки перед гребнем, а так же ее интенсивную деформацию гребнем. Ввиду небольшого угла наклона образующей конуса захвата к оси прокатки, рабочий валок не обеспечивает должное обжатие по диаметру, которое привело бы к сокращению размерного ряда заготовок.The known work roll has a gripping cone with an angle of inclination of the generatrix to the rolling axis of not more than 3 °, which allows stable grip of the front end of the hollow billet, deformation of the wall in front of the ridge, as well as its intense deformation by the ridge. Due to the small angle of inclination of the generatrix of the gripping cone to the rolling axis, the work roll does not provide proper compression in diameter, which would lead to a reduction in the size range of the workpieces.

Группа изобретений решает техническую проблему получения на трехвалковом стане винтовой прокатки качественных бесшовных труб широкого размерного сортамента из непрерывнолитых катаных заготовок с сокращением размерного ряда таких заготовок.The group of inventions solves the technical problem of producing high-quality seamless tubes of a wide size assortment from continuously cast rolled billets on a three-roll screw rolling mill with a reduction in the size range of such billets.

Технический результат, обеспечиваемый способом, заключается увеличении циклов деформации, способствующих проработке структуры металла непрерывнолитой заготовки с обеспечением возможности получения широкого размерного сортамента получаемых труб из заданных диаметров исходной заготовки при сокращении размерного ряда самих заготовок.The technical result provided by the method is to increase the deformation cycles that contribute to the study of the metal structure of the continuously cast billet with the possibility of obtaining a wide size assortment of the pipes obtained from the given diameters of the initial billet while reducing the size range of the billets themselves.

Технический результат, достигаемый устройством в качестве валка трехвалкового раскатного стана винтовой прокатки, заключается в надежном захвате заготовки и возможности осуществлять дополнительную деформацию полой заготовки по диаметру.The technical result achieved by the device as a roll of a three-roll helical rolling mill, is to securely capture the workpiece and the ability to carry out additional deformation of the hollow workpiece in diameter.

Предлагаемый способ раскатки полой заготовки на оправке в трехвалковм стане винтовой прокатки включает захват полой заготовки валками, деформацию полой заготовки по диаметру, деформацию по стенке, интенсивную деформацию стенки гребнем, калибровку по диаметру и стенке, при этом в данном способе деформацию полой заготовки по диаметру ведут с обжатием на величину εр, равную 0,25…0,88 от суммарной деформации.The proposed method of rolling a hollow billet on a mandrel in a three-roll helical rolling mill involves gripping the hollow billet with rolls, deformation of the hollow billet in diameter, deformation along the wall, intense deformation of the wall with a crest, calibration in diameter and wall, while in this method, the deformation of the hollow billet with compression by a value of ε p equal to 0.25 ... 0.88 of the total deformation.

Предлагаемый рабочий валок трехвалкового стана винтовой прокатки выполнен с конусом захвата, имеющим основной участок, смежный с гребнем, раскатной и калибрующий конус, причем конус захвата выполнен с дополнительным участком, имеющим угол наклона к оси прокатки, равный 5…15°.The proposed work roll of a three-roll helical rolling mill is made with a gripping cone having a main section adjacent to the ridge, a rolling and calibrating cone, the gripping cone being made with an additional section having an inclination angle to the rolling axis of 5 ... 15 °.

В изобретении-способе за счет вышеуказанной деформации по диаметру увеличивается количество последовательных деформаций заготовки валками трехвалкового раскатного стана или, иными словами, увеличивается количество циклов деформации. Это происходит благодаря тому, что увеличивается суммарное обжатие. Так, совместно с увеличением количества циклов деформации металл заготовки испытывает большее число разнонаправленных деформаций обусловленных наличием сжимающих напряжений под каждым валком и растягивающих в зазоре между смежными валками. При большом количестве циклов деформации и ее разнонаправленности в условиях винтовой прокатки создаются благоприятные условия для развития сдвиговых деформаций в металле, что дает возможность интенсивно воздействовать на его структуру и механические свойства, предупредить образования дефектов внутренней поверхности и повысить качества получаемых труб. Вместе с проработкой структуры и свойств металла, дополнительное обжатие по диаметру позволяет осуществлять процесс раскатки стабильнее и, вместе с тем, приводит к возможности использовать непрерывнолитую заготовку для широкого размерного сортамента получаемых труб, при этом сократить количество типоразмеров используемых заготовок.In the invention-method, due to the above diameter deformation, the number of successive deformations of the workpiece by rolls of a three-roll rolling mill increases, or, in other words, the number of deformation cycles increases. This is due to the fact that the total reduction is increased. So, together with an increase in the number of deformation cycles, the workpiece metal experiences a greater number of multidirectional deformations due to the presence of compressive stresses under each roll and tensile in the gap between adjacent rolls. With a large number of deformation cycles and its multidirectional conditions under helical rolling conditions, favorable conditions are created for the development of shear deformations in the metal, which makes it possible to intensively affect its structure and mechanical properties, prevent the formation of defects on the inner surface and improve the quality of the pipes obtained. Together with the study of the structure and properties of the metal, additional compression in diameter allows the rolling process to be carried out more stable and, at the same time, makes it possible to use a continuously cast billet for a wide size assortment of the pipes obtained, while reducing the number of sizes of the used billets.

Использование рабочего валка с дополнительным конусом захвата, имеющим углом наклона образующей к оси прокатки 5…15°, позволяет стабильно выполнять захват заготовки и ее деформацию по диаметру на требуемую, в соответствии с предлагаемым способом, величину.Using a work roll with an additional gripping cone having an angle of inclination of the generatrix to the rolling axis of 5 ... 15 ° allows us to stably carry out the grip of the workpiece and its deformation in diameter by the required value, in accordance with the proposed method.

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

- на фигуре 1 изображено продольное сечение полой заготовки и валка;- figure 1 shows a longitudinal section of a hollow billet and roll;

- на фигуре 2 изображено поперечное сечение полой заготовки и трех валков стана.- figure 2 shows a cross section of a hollow billet and three rolls of the mill.

Очаг деформации (фиг. 2) трехвалкового стана в процессе раскатки полой заготовки 1 образован валками 2, вращающимися в одном направлении с цилиндрической оправкой 3.The deformation zone (Fig. 2) of the three-roll mill during the rolling process of the hollow billet 1 is formed by rolls 2, rotating in the same direction with a cylindrical mandrel 3.

На валке 2 позициями обозначены следующие участки (фиг. 1):On the roll 2, the positions indicated the following sections (Fig. 1):

- 4 - дополнительный участок захвата;- 4 - additional capture area;

- 5 - основной участок захвата;- 5 - the main plot of capture;

- 6 - гребень;- 6 - comb;

- 7 - участок, калибрующий по стенке- 7 - wall calibrating section

- 8 - участок, калибрующий по диаметру.- 8 - section calibrating in diameter.

При осуществлении раскатки, полая заготовка с наружным диаметром Dг, толщиной стенки Sг задается в очаг деформации, где на участке 4 осуществляется захват валками 3, обжатие заготовки по диаметру на величину ΔDP, обжатие по стенке перед гребнем.When rolling, a hollow billet with an outer diameter of D g , wall thickness S g is set in the deformation zone, where in section 4 the rollers 3 are gripped, the workpiece is crimped in diameter by ΔD P , and it is crimped along the wall in front of the crest.

Гребнем 6 осуществляется интенсивное обжатие стенки заготовки в силу сосредоточенной нагрузки, обеспечивающей наилучшие условия для проработки заготовки.Ridge 6 intensively compresses the wall of the workpiece due to the concentrated load that provides the best conditions for working through the workpiece.

Суммарное абсолютное обжатие по стенки участками 4 и 5 составляет ΔS.The total absolute wall compression by sections 4 and 5 is ΔS.

Ниже показана взаимосвязь между абсолютными значениями обжатия заготовки по диаметру, толщине стенки и деформациями. Суммарное обжатие по диаметру ΔD и толщине стенки определяется по формуле (1):The relationship between the absolute values of the compression of the workpiece in diameter, wall thickness and deformation is shown below. The total reduction in diameter ΔD and wall thickness is determined by the formula (1):

Figure 00000001
Figure 00000001

При этом суммарная деформация с учетом дополнительного обжатия по диаметру и обжатия по стенке εр составляет (2):In this case, the total deformation, taking into account additional compression in diameter and wall compression ε p is (2):

Figure 00000002
Figure 00000002

где εр - дополнительная деформация по диаметру.where ε p is the additional deformation in diameter.

Тогда дополнительную деформацию по диаметру εр можно определить по формуле (3):Then the additional deformation in diameter ε p can be determined by the formula (3):

Figure 00000003
Figure 00000003

Таким образом, чтобы обеспечить на дополнительном участке 4 стабильный захват полой заготовки и ее дополнительную деформацию, позволяющую эффективно прорабатывать структуру металла с возможностью расширения размерного сортамента получаемых труб, отношение дополнительной деформации по диаметру к суммарной - εpd должно составлять 0,25…0,88.Thus, in order to ensure a stable grip of the hollow billet and its additional deformation on the additional section 4, which allows to efficiently work out the metal structure with the possibility of expanding the dimensional assortment of the pipes obtained, the ratio of the additional deformation in diameter to total - ε p / ε d should be 0.25 ... 0.88.

При εpd меньше 0,25, что характерно при раскатке труб из заготовок диаметром (220-240) мм, дополнительная деформация по величине будет сопоставима с деформацией участком захвата согласно прототипу, т.е. менее 5%, что не даст положительного эффекта при использовании способа. Количество циклов деформации будет недостаточным, чтобы развить сдвиговые деформации в металле полой заготовки. Небольшие обжатия по диаметру 5-10 мм не позволят расширить размерный сортамент получаемых труб.When ε p / ε d is less than 0.25, which is typical when rolling pipes from billets with a diameter of (220-240) mm, the additional deformation will be comparable in magnitude with the deformation by the grip area according to the prototype, i.e. less than 5%, which will not give a positive effect when using the method. The number of deformation cycles will be insufficient to develop shear deformations in the metal of the hollow billet. Small reduction in diameter of 5-10 mm will not allow to expand the dimensional assortment of the resulting pipes.

При εpd больше 0,88, что характерно при раскатке труб из заготовок диаметром (115-120) мм, зазор между внутренней поверхностью полой заготовки и оправкой будет большим, это приведет к потере устойчивости захвата полой заготовкой оправку, биению оправки о внутреннюю поверхность трубы, что приводит к «разлохмачиванию» заднего конца полой заготовки. Наличие биения оправки о заготовку увеличивает динамические нагрузки, испытываемые заготовкой, что негативно сказывается на форму и геометрические размеры получаемых труб. При высоких динамических нагрузках возможно образование гранения получаемых труб.When ε p / ε d is greater than 0.88, which is typical when rolling pipes from workpieces with a diameter of (115-120) mm, the gap between the inner surface of the hollow workpiece and the mandrel will be large, this will lead to a loss of stability of gripping the hollow workpiece mandrel, runout of the mandrel about the inner surface of the pipe, which leads to "loosening" of the rear end of the hollow billet. The presence of a runout of the mandrel on the workpiece increases the dynamic loads experienced by the workpiece, which negatively affects the shape and geometric dimensions of the pipes obtained. At high dynamic loads, faceting of the resulting pipes is possible.

Приведем пример расчета параметров раскатки по предлагаемому способу. Суммарная деформация определяется по формуле (2), при этом необходимо учитывать, что дополнительная деформация должна составлять (0,25…0,88) от суммарной. Результаты расчета представлены в таблице 1 для труб диаметром 80-200 мм (Чикалов С.Г. «Производство бесшовных труб из непрерывнолитой заготовки»/ под научн. ред. А.П. Коликова. - Волгоград: комитет по печати и информации. 1999 с. 299-405.). В таблице также представлены существующий диаметр заготовки 115-230 мм с шагом 5-10 мм, применяемые при получении указанных труб.Here is an example of calculating the parameters of rolling by the proposed method. The total deformation is determined by the formula (2), while it must be borne in mind that the additional deformation should be (0.25 ... 0.88) of the total. The calculation results are presented in table 1 for pipes with a diameter of 80-200 mm (Chikalov SG "Production of seamless pipes from continuously cast billets" / edited by scientific editor A.P. Kolikov. - Volgograd: press and information committee. 1999 p . 299-405.). The table also presents the existing diameter of the workpiece 115-230 mm in increments of 5-10 mm, used to obtain these pipes.

Как видно из результатов расчета в таблице 1 (фиг. 3), в зависимости от диаметра полой заготовки Dг и величине дополнительной деформации по диаметру, суммарная деформация заготовки может быть определено по эмпирической зависимости (4)As can be seen from the calculation results in table 1 (Fig. 3), depending on the diameter of the hollow preform D g and the magnitude of the additional deformation in diameter, the total deformation of the preform can be determined by the empirical dependence (4)

Figure 00000004
Figure 00000004

Суммарная деформация εd, определяемая по формуле (4), удовлетворяет вышеуказанным условиям дополнительной деформации и позволяет эффективно прорабатывать структуру металла с возможностью расширения размерного сортамента получаемых труб. Это хорошо заметно если обратить внимание на столбец 6 таблицы 1 (фиг. 3) «Возможный интервал диаметров заготовки». В случае применения дополнительной деформации по диаметру, трубу диаметром 80 мм можно получать не из полой заготовки диаметром 115 мм, а из заготовок диаметрами 123-160 мм. Иными словами, расширяется возможность получения труб из широкого диаметрального размерного сортамента заготовок и, наоборот, получение широкого размерного сортамента труб из заданных диаметров полой заготовки. Как показано в таблице 1 столбец 7 трубы диаметром 80-120 мм можно получить из полой заготовки диаметром 160 мм. Шаг диаметрального размера заготовок при применении указанного способа составляет 30-40 мм вместо 5 мм.The total deformation ε d , determined by the formula (4), satisfies the above conditions of additional deformation and allows you to effectively work out the metal structure with the possibility of expanding the dimensional assortment of the pipes obtained. This is clearly noticeable if you pay attention to column 6 of table 1 (Fig. 3) "Possible range of diameters of the workpiece". In the case of additional deformation in diameter, a pipe with a diameter of 80 mm can be obtained not from a hollow billet with a diameter of 115 mm, but from billets with a diameter of 123-160 mm. In other words, the possibility of obtaining pipes from a wide diametrical dimensional assortment of billets is expanding and, conversely, obtaining a wide dimensional assortment of pipes from given diameters of a hollow billet. As shown in table 1, column 7 of the pipe with a diameter of 80-120 mm can be obtained from a hollow billet with a diameter of 160 mm. The step of the diametrical size of the workpieces when using this method is 30-40 mm instead of 5 mm.

Количество циклов деформации зависит от величины суммарной деформации заготовки по диаметру и толщине стенки. Поскольку в предлагаемом способе суммарная деформация увеличивается за счет дополнительной, то количество циклов деформации будет зависеть от ее величины. В процессе раскатки с дополнительным обжатием полой заготовки по диаметру, увеличивается кол-во циклов деформации. За счет вращательного движения полой заготовки в очаге деформации, как видно в поперечном сечении (фиг. 2), она испытывает сжимающие напряжения под валком и растягивающие - между валками. При этом металл заготовки подвержен большему число разнонаправленных деформаций, что в условиях винтовой раскатки создает благоприятные условия для развития сдвиговых деформаций в металле подобно равноканальному угловому прессованию (Логинов Ю.Н. Прессование как метод как метод интенсивного прессования металлов и сплавов / Ю.Н. Логинов - Екатеринбург, Издательский дом уральского университета, 2016, с. 112-123.).The number of deformation cycles depends on the value of the total deformation of the workpiece in diameter and wall thickness. Since in the proposed method the total deformation increases due to additional, the number of deformation cycles will depend on its magnitude. In the process of rolling with additional compression of the hollow billet in diameter, the number of deformation cycles increases. Due to the rotational movement of the hollow billet in the deformation zone, as seen in the cross section (Fig. 2), it experiences compressive stresses under the roll and tensile stresses between the rolls. In this case, the workpiece metal is subject to a greater number of multidirectional deformations, which under the conditions of screw rolling creates favorable conditions for the development of shear deformations in the metal like equal-channel angular pressing (Loginov Yu.N. Pressing as a method as a method of intensive pressing of metals and alloys / Yu.N. Loginov - Yekaterinburg, Publishing House of the Ural University, 2016, p. 112-123.).

Проработка структуры в равноканальном угловом прессовании осуществляется за счет наличия и интенсивного воздействия сдвиговых деформаций (Семенова И.П., Саитова Л.Р., Исламгалиев Р.К. и другие авторы статьи «Эволюция структуры сплава ВТ6, подвергнутого равноканальному угловому прессованию», журнал «Физика металлов и металловедение», 2005, т. 100. №1, стр. 77-84). В процессе винтовой раскатки воздействие сдвиговых деформаций по аналогии с равноканальным угловым прессованием осуществляет интенсивную проработку структуры. В таблице 1 (фиг. 3) продемонстрировано количество циклов деформации при раскатке без дополнительной деформации и с дополнительной деформацией согласно представленным режимам. При этом при дополнительной деформации количество циклов деформации увеличивается в 2,5-6 раз.The study of the structure in equal-channel angular pressing is carried out due to the presence and intense influence of shear deformations (Semenova I.P., Saitova L.R., Islamgaliev R.K. and other authors of the article “Evolution of the structure of VT6 alloy subjected to equal-channel angular pressing”, journal "Physics of metals and metal science", 2005, v. 100. No. 1, pp. 77-84). In the process of screw rolling, the effect of shear deformations, by analogy with equal-channel angular pressing, carries out an intensive study of the structure. Table 1 (Fig. 3) shows the number of deformation cycles during rolling without additional deformation and with additional deformation according to the presented modes. In this case, with additional deformation, the number of deformation cycles increases by 2.5-6 times.

Предлагаемый способ осуществляется с использованием рабочих валков, каждый из которых выполнен с дополнительным конусом захвата, имеющим угол наклона образующей к оси прокатки (ϕ1 и размещенным перед конусом захвата с углом наклона образующей к оси прокатки ϕ2. Угол ϕ1 должен обеспечивать необходимые режимы деформации при сохранении основных габаритных размеров рабочего валка. Связь между дополнительным обжатием по диаметру ΔDp, углом ϕ1 и длиной конуса дополнительного захвата

Figure 00000005
можно представить соотношением (5):The proposed method is carried out using work rolls, each of which is made with an additional gripping cone having an angle of inclination of the generatrix to the rolling axis (ϕ 1 and placed in front of the gripping cone with an angle of inclination of the generatrix to the rolling axis ϕ 2. Angle ϕ 1 should provide the necessary deformation modes while maintaining the main overall dimensions of the work roll.The relationship between the additional compression in diameter ΔD p , the angle ϕ 1 and the length of the cone additional capture
Figure 00000005
can be represented by the relation (5):

Figure 00000006
Figure 00000006

Согласно соотношению (5) при больших значениях дополнительного обжатия по диаметру, например, 60 мм, согласно условию εpd=0,25…0,88, при угле ϕ1 менее 5°, длина

Figure 00000007
составляет более 350 мм, что существенно увеличивает габариты рабочего валка. В случае, когда ϕ1 более 15°, ухудшаются условия захвата переднего торца полых заготовок, особенно при раскатке заготовок диаметром 150…230 мм. Наиболее рациональные значения угла ϕ1 позволяющие решить поставленную задачу составляют 5…15°. Второй участок - конус захвата выполнен с углом наклона образующей к оси прокатки ϕ2, равным 2,5°. На участке очага деформации, образованным этим конусом захвата, осуществляется выполнение условия вторичного захвата - захвата оправки внутренней поверхностью полой заготовки и деформацию перед гребнем. Угол ϕ2 равный 2,5° обеспечивает стабильный вторичный захват и позволяет осуществлять минимальную необходимую деформацию стенки перед гребнем.According to relation (5) for large values of additional compression in diameter, for example, 60 mm, according to the condition ε p / ε d = 0.25 ... 0.88, with an angle ϕ 1 less than 5 °, length
Figure 00000007
is more than 350 mm, which significantly increases the dimensions of the work roll. In the case when ϕ 1 is more than 15 °, the conditions for trapping the front end of the hollow billets worsen, especially when rolling blanks with a diameter of 150 ... 230 mm. The most rational values of the angle ϕ 1 allowing to solve the problem are 5 ... 15 °. The second section - the capture cone is made with an angle of inclination of the generatrix to the rolling axis ϕ 2 equal to 2.5 °. On the site of the deformation zone formed by this capture cone, the secondary capture condition is fulfilled - the mandrel is gripped by the inner surface of the hollow workpiece and the deformation in front of the crest. An angle ϕ 2 of 2.5 ° provides a stable secondary grip and allows for the minimum required wall deformation in front of the ridge.

Таким образом, угол наклона образующей к оси прокатки дополнительного участка захвата валка составляющий 5…15° позволяет обеспечить надежный захват заготовки и осуществлять дополнительную деформацию полой заготовки по диаметру.Thus, the angle of inclination of the generatrix to the rolling axis of the additional roll grip portion of 5 ... 15 ° allows for reliable grip of the workpiece and additional deformation of the hollow workpiece in diameter.

Приведем пример режимов раскатки труб диаметром 80, 110, 120, 150, 160 и 200 мм с соотношением D/S=7 по предлагаемому способу из заготовок диаметром 160, 200 и 240 мм, с использованием рабочего валка с углом наклона образующей конуса обжатия к оси прокатки 10°. В таблице 2 (фиг. 4) представлены режимы раскатки по предлагаемому способу. Трубу диаметром 80 мм со стенкой 13 мм, можно получить из заготовки диаметром 160 мм. При этом обжатие по диаметру составляет 50 мм, деформация по диаметру - 31%, что составляет 0,70 от суммарной, это позволяет эффективно увеличить количество циклов деформации и проработать структуру металла, при этом обеспечивается возможность получения трубы из заготовки диаметром 160 мм, а не 115 мм.Here is an example of modes of rolling pipes with a diameter of 80, 110, 120, 150, 160 and 200 mm with a ratio of D / S = 7 according to the proposed method from workpieces with a diameter of 160, 200 and 240 mm, using a work roll with an angle of inclination of the forming cone of compression to the axis rolling 10 °. Table 2 (Fig. 4) presents the modes of rolling by the proposed method. A pipe with a diameter of 80 mm with a wall of 13 mm can be obtained from a workpiece with a diameter of 160 mm. In this case, the compression in diameter is 50 mm, the strain in diameter is 31%, which is 0.70 of the total, this allows you to effectively increase the number of deformation cycles and work out the metal structure, while it is possible to obtain a pipe from a workpiece with a diameter of 160 mm rather than 115 mm.

Таким образом, можно отметить технический результат, достигаемый способом раскатки:Thus, we can note the technical result achieved by the rolling method:

- за счет дополнительной деформации благодаря дополнительному участку захвата валка увеличивается обжатие по диаметру, также увеличивается количество циклов деформации, что способствует проработке структуры металла непрерывнолитой заготовки;- due to additional deformation due to the additional area of the capture of the roll, the reduction in diameter increases, the number of deformation cycles also increases, which contributes to the study of the metal structure of the continuously cast billet;

- обеспечивается возможность получения широкого размерного сортамента получаемых труб из заданных диаметров исходной заготовки при сокращении размерного ряда самих заготовок;- it is possible to obtain a wide size assortment of pipes obtained from given diameters of the original billet while reducing the size range of the billets themselves;

- исключается операция дополнительного переката непрерывнолитой заготовки на меньший диаметр.- excludes the operation of additional rolling continuously cast billets to a smaller diameter.

Применение рабочего валка с дополнительным конусом обжатия позволяет расширить возможности варьирования режимами обжатия полых заготовок по диаметру, осуществлять стабильный процесс деформации в условиях раскатки с дополнительным обжатием по диаметру.The use of a work roll with an additional compression cone makes it possible to expand the possibilities of varying the compression regimes of hollow billets in diameter, to carry out a stable deformation process under rolling conditions with additional compression in diameter.

Claims (2)

1. Способ раскатки полой заготовки валками трехвалкового раскатного стана винтовой прокатки на оправке, включающий захват полой заготовки валками, деформацию полой заготовки по диаметру, деформацию по стенке, деформацию стенки гребнем, калибровку по диаметру и стенке, отличающийся тем, что деформацию полой заготовки по диаметру ведут с дополнительным обжатием на величину εр, равную 0,25…0,88 от суммарной деформации.1. The method of rolling a hollow billet rolls of a three-roll rolling mill screw rolling on the mandrel, including the capture of the hollow billet rolls, deformation of the hollow billet in diameter, deformation of the wall, deformation of the wall with a crest, calibration in diameter and wall, characterized in that the deformation of the hollow billet in diameter lead with additional compression by a value of ε p equal to 0.25 ... 0.88 of the total deformation. 2. Рабочий валок трехвалкового раскатного стана винтовой прокатки, имеющий конус захвата с основным участком, смежным с гребнем, раскатной и калибрующий конус, отличающийся тем, что конус захвата выполнен с дополнительным участком, имеющим угол наклона к оси прокатки, равный 5…15°.2. A work roll of a three-roll rolling mill of helical rolling, having a gripping cone with a main section adjacent to the ridge, a rolling and calibrating cone, characterized in that the gripping cone is made with an additional section having an inclination angle to the rolling axis of 5 ... 15 °.
RU2019129695A 2019-09-19 2019-09-19 Method of rolling hollow billet on mandrel in three-shaft helical rolling mill and working roll for implementation thereof RU2723494C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129695A RU2723494C1 (en) 2019-09-19 2019-09-19 Method of rolling hollow billet on mandrel in three-shaft helical rolling mill and working roll for implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129695A RU2723494C1 (en) 2019-09-19 2019-09-19 Method of rolling hollow billet on mandrel in three-shaft helical rolling mill and working roll for implementation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723494C1 true RU2723494C1 (en) 2020-06-11

Family

ID=71096097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019129695A RU2723494C1 (en) 2019-09-19 2019-09-19 Method of rolling hollow billet on mandrel in three-shaft helical rolling mill and working roll for implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723494C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU113579A1 (en) * 1957-11-25 1957-11-30 В.Г. Балакин The method of rolling tubes on a rolling three-roll mill slant rolling
SU1268221A1 (en) * 1985-06-21 1986-11-07 Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт Им.Л.И.Брежнева Roll for three-high mill
DE3717698A1 (en) * 1986-06-25 1988-01-14 Kocks Technik METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING SEAMLESS TUBES
RU2455092C1 (en) * 2011-06-16 2012-07-10 Александр Васильевич Гончарук Method of seamless tube production

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU113579A1 (en) * 1957-11-25 1957-11-30 В.Г. Балакин The method of rolling tubes on a rolling three-roll mill slant rolling
SU1268221A1 (en) * 1985-06-21 1986-11-07 Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт Им.Л.И.Брежнева Roll for three-high mill
DE3717698A1 (en) * 1986-06-25 1988-01-14 Kocks Technik METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING SEAMLESS TUBES
RU2455092C1 (en) * 2011-06-16 2012-07-10 Александр Васильевич Гончарук Method of seamless tube production

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8079243B2 (en) Plug, method of expanding inside diameter of metal pipe or tube using such plug, method of manufacturing metal pipe or tube, and metal pipe or tube
JPWO2006025369A1 (en) Die, manufacturing method of stepped metal tube and stepped metal tube
RU2723494C1 (en) Method of rolling hollow billet on mandrel in three-shaft helical rolling mill and working roll for implementation thereof
RU2250147C1 (en) Method for helical piercing of cast billet
RU2461436C1 (en) Method of producing variable cross-section thin-wall shells
US6360575B1 (en) Calibration of an instrument for the cold-rolling of tubes
RU2393932C1 (en) Method to produce heat exchanger plates
RU2378062C1 (en) Manufacturing method of bushings cross-screw rolling mill
RU2391155C1 (en) Method of shell manufacturing out of cast blank
RU2773967C1 (en) Screw fitting method
RU2759820C1 (en) Screw piercing method in a four-roll mill
RU2710815C1 (en) Method of longitudinal rolling of pipes with tensioning
RU2821416C1 (en) Method of screw piercing in four-roll mill
JP2711129B2 (en) Manufacturing method of titanium seamless pipe
RU2489220C1 (en) Method of helical piercing of cast billet
RU2207200C2 (en) Method for making seamless hot rolled large-diameter tubes at high accuracy of wall in tube rolling lines with pilger mills
SU598666A1 (en) Production tool of three-high expanding mill
RU2148445C1 (en) Tube rolling method
RU2404869C1 (en) Method of producing barrels by screw piercing
JP2002239612A (en) Method of manufacturing seamless tube
RU2401170C1 (en) Method of asymmetric cold rolling of pipes
RU2630158C1 (en) Method for preparation of blank for screw rolling
Kawai et al. Rotary straightening of curved shape near both ends of seamless pipe
RU2545932C2 (en) ROLL OF PILGER MILL FOR ROLLING OF HEAVY-WALL 630×56 mm PIPES OF HARDLY-DEFORMED STEEL AND ALLOY GRADES FOR NUCLEAR POWER PRODUCTION STRUCTURES FROM ESR SLEEVES AND HOLLOW INGOTS SIZED TO 690-720×70-90×3400 mm
RU2400317C1 (en) Method of producing seamless tubes