SU1486205A1

SU1486205A1 - Способ производства труб на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах

Info

Publication number: SU1486205A1
Application number: SU874318756A
Authority: SU
Inventors: David S Fridman; Efim M Khalamez; Anatolij A Stolbov; Vilen M Shvarts
Original assignee: Uralsky Nii Trubnoj Promy
Priority date: 1987-09-11
Filing date: 1987-09-11
Publication date: 1989-06-15

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано преимущественно при производстве труб малых и средних диаметров на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах. Цель изобретения - уменьшение расхода металла при производстве труб, повышение их качества и производительности трубо^

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве труб малых и средних диаметров на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах.

Цель изобретения — уменьшение расхода металла при производстве труб, повышение их качества и производительности трубоэлектросварочкого агрегата.

электросварочного агрегата за счет повышения вытяжки полосы в гибочнонатяжном устройстве. Способ предусматривает приложение дополнительного натяжения к полосе при прохождении ее через гибочно-натяжное устройство, где полоса претерпевает знакопеременный многоциклический изгиб в вертикальной плоскости. Дополнительное натяжение прикладывают в промежутках между.смежными циклами знакопеременного изгиба, полосу сжимают с напряжениями, составляющими (0,3... 0,8)СГ_г, и изгибают с напряжением в наружных волокнах, равными (1,0...

1,1 )(?_τ. Отношение деформации изгиба на поверхности полосы на участке приложения дополнительного натяжения к такой же деформации на остальных участках циклического изгиба устанавливают равным 0,25...0,5. Увеличенная вытяжка полосы одновременно способствует исправлению ее ребровой кривизны. 3 ил. 3 табл.

Сущность описываемого способа производства труб на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах состоит в следующем.

За счет увеличения вытяжки полосы улучшается исправление ее ребровой кривизны, что уменьшает возможность образования гофров, смещения кромок. Увеличение.вытяжки позволяет также повысить объем выпускаемых труб в

Ц 1486205

3 '1486205

4

метрах из заданного объема исходной заготовки по массе.

При заданных конструктивных параметрах гибочно-натяжного устройства $ (при заданных диаметрах и количестве роликов, расстояниями между их осями) удлинение полосы зависит в основном от величины натяжения. Через гибочнонатяжное устройство полоса протягивается формовочным станом. Если формовочный стан обладает достаточным резервом мощности привода и тянущими способностями, то развиваемая величина натяжения полосы зависит от тормозящей способности ГНУ, которая, в свою очередь, определяется работой, затрачиваемой пластический изгиб полосы на роликах устройства. Эта работа зависит от величины радиуёа из- 20 гиба полосы (минимальный радиус изгиба, при котором работа деформации максимальна, равен радиусу гибочного ролика), а также от величины поверхности контакта роликов с полосой. 25 По направлению движения полосы прирост натяжения происходит в моменты сгиба и разгиба полосы на роликах ГНУ.

Согласно описываемому способу к зо полосе между смежными циклами знакопеременного изгиба на гибочных роликах ГНУ прикладывают дополнительное натяжение.

На фиг. 1 представлен роликовый $ блок гибочно-натяжного устройства, включающий неприводные гибочные ролики 1 и приводные - натяжной ролик 2 и прижимной ролик 3.

В данном примере дополнительное натяжение в,полосе развивается за счет двух факторов: за счет тянущего усилия, создаваемого приводным натяжным роликом 2 при охвате его полосой 4 на. угол порядка 180°; тянущего усилия, развиваемого при сжатии полосы между приводными прижимным и натяжным роликами.

При работе роликового блока по способу прототипа в примере на фиг, 1 прижимной ролик отсутствует, а натяжной выполняет роль неприводного гибочного ролика. Тянущим устройством является формовочный стан, который протягивает полосу через неприводные ролики роликового блока $$ (ГНУ).

Допустим, что тормозящие способности ГНУ превосходят тянущие способности формовочного стана, т.е, последний не обладает достаточной тянущей способностью, чтобы при протягивании полосы через ролики ГНУ обеспечить радиус изгиба полосы, равный радиусу гибочных роликов. Формовочный стан может осуществить протягивание полосы с радиусом ее изгиба, большим радиуса роликов ГНУ, и с углом охвата роликов полосой, меньшим 120° .

В этом случае характер изменения натяжения в полосе по роликам ГНУ имеет вид, представленный линией а на фиг. 2. Этому распределению натяжения соответствует своя суммарная деформация изменения полосы. Обозначим ее через £,.

В описываемом способе применительно к роликовому блоку на фиг. 1 за счет приводных натяжного и прижимного роликов к полосе подводится дополнительная работа (мощность). Для реализации дополнительной работы необходимо повысить тормозящую способность ГНУ. Дополнительная работа в ГНУ затрачивается на дополнительный пластически изгиб полосы путем уменьшения радиуса ее изгиба до радиуса гибочных роликов, а также на преодоление дополнительных контактных сил трения при увеличении угла охвата роликов полосой до 180 и более.

При приложении к полосе дополнительного натяжения характер его распределения в роликовом блоке на фиг.1 примет вид, представленный линией б на фиг.2. На фиг.2 прирост натяжения указан заштрихованными линиями.

Соответственно этому приросту натяжения удлинение полосы возрастает на величину Δ& Общее удлинение относительно прототипа увеличится на Аби будет =£,+&£.

Таким образом, описываемый способ, изменяя характер распределения натяжения полосы в направлении его возрастания по роликам гибочно-натяжного устройства, позволяет повысить вытяжную способность устройства.

Кроме непосредственного эффекта от дополнительного удлинения полосы, повышается эффективность ГНУ с точки зрения исправления серповидности и коробоватости полосы.

Согласно описываемому способу сжатие полосы на участке приложения

дополнительного натяжения (в приме5 1486205 ' θ

ре на фиг. 1 между прижимным и натяжным роликами^ осуществляют в пределах ее упругой деформации, т.е. напряжения сжатия 5_С меньше предела текучести материала полосы б”_т, и составляют .

£о, 3-0,8) σ_τ.

Развиваемого минимального усилия сжатия (приСз_с =0,3<о_т) достаточно для обеспечения дополнительного натяжения полосы порядка 0,1-С_т, С другой стороны, ограничение максимального усилия сжатия величиной, соответствующей^ =0,8С_т, не выводит его за допустимый предел, определяемый прочнос.тными требованиями формовочного стана. Кроме того, при многоциклическом изгибе и наличии не менее двух пар натяжных и прижимных роликов при С>0,8(р'_тна выходе из ГНУ натяжение в полосе может достичь6η-,' что приведет к разрыву полосы в формовочном стане.

Обоснование диапазона напряжений .сжатия полосы СГ_с представлено в табл. 1.

Наряду со сжатием на участке приложения дополнительного натяжения полосу изгибают с напряжениями в наружных ее волокнах, составляющих 6^ =

= 1,0-1,16^ Эти напряжения· гарантируют состояние пластического· течения при деформации изгиба полосы. Коэффициент приб"_т, равный 1,1, учитывает упрочнение металла при пластической деформации в пределах до 0,05 (максимальная величина деформации от изгиба в данном процессе). Наличие пластической деформации изгиба может быть обеспечено при диамет—

» · ·· . . ,

Е-Ь ' .

ре натяжного ролика и. <---, где Е А <у_т

модуль упругости; Ь - толщина полосы) .

Обоснование диапазона напряжений от изгиба наружной поверхности полосы 67,/0^. сведено в табл. 2.

Согласно описываемому способу отношение деформаций изгиба наружной поверхности полосы на участке приложения дополнительного натяжения и на остальных участках циклического изгиба составляет 0,25-0,5.

Теоретические и экспериментальные исследования показали, что рациональная величина деформации на наружной поверхности полосы от изгиба на гибочных роликах ГНУ должна находиться в диапазоне £и =0,02-0,05.

При <0,02 удлинение полосы в ГНУ мало, менее 1,0-1,5%. Такая величина не обеспечивает исправление

5 имеющейся серповидности исходной полосы. При£_иь0,05 и при четырех-пяти циклах знакопеременного изгиба в полосе на выходе ее из ГНУ развивается слишком большое натяжение,..

10 близкое к пределу текучести, что недопустимо.

Однако при =0,02-0,05 на выходе из ГНУ в полосе возможно появление остаточных напряжений, приводящих

15 к остаточной поперечной кривизне ' полосы, ее коробоватости.

Если же чередовать деформацию на наружной поверхности полосы от изгиба на гибочных роликах =0,02-0,05

20 с деформацией от изгиба на натяжных роликах, равной£_н =(0,25-0,5)£_н , то возможность появления поперечной остаточной кривизных резко снижается. С учетом же сжатия полосы (между

25 прижимным и гибочным роликами) возможность поперечного искривления полосы полностью снимается. Таким образом, применение натяжного ролика, развивающего деформацию изгиба £_к=

30 = (0,25-0,5)£_н, совместно с прижимным позволяет получать дополнительный эффект — правку полосы в поперечном направлении.

Обоснование диапазона отношения

35 деформации изгиба на наружной поверхности полосы на участке приложения натяжения к такой же деформации на остальных участках (£_н/6„) представлено в табл. 3.

,40 ' Для обеспечения соотношения деформаций =(0,2.5-0,5) диаметр гибочных роликов выполняют в 2-4 раза меньшим диаметра натяжных роликов. Такое соотношение диаметров роликов

45 положительно сказывается на повышении тянущих способностей натяжного ролика, так как позволяет обеспечить угол охвата ролика полосой не менее 180°(фиг.1).

59 Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает приложение к полосе дополнительного натяжения внутри гибочно-натяжного устройства между смежными циклами ее изгиба на гибочных ро₅₅ ликах; сжатие полосы между прижимным и натяжным роликами с напряжениями ниже предела текучести ((7=0,3-0,86^) ; изгиб полосы на участке приложения натяжения с напряжениями в наружных

7

1486205

8

волокнах полосы, обеспечивающими пластическую деформацию, 6 = 1,0-1,16"_т; изгиб полосы на участке дополнитель- ного приложения натяжения с деформа- $ дней на наружной поверхности полосы, составляющей 0,25-0,5 от такой же деформации на остальных участках; изгиб полосы на натяжном ролике с де-·, формацией на наружной поверхности ·- Ю полосы, (фиг. 1) в 2-4 раза меньшей, 'чем на гибочных роликах, что позволяет реализовать следующие технологические эффекты: получить дополнительное удлинение полосы в ГНУ; |5 Улучшить исправление серповидности исходной полосы; обеспечить правку полосы в поперечном направлении; пре-’ дотвращение ее коробоватости; ис— ' пользовать описываемое техническое 20 решение для реализации знакопере- ί менного пластического изгиба с натяжением и на тех ТЭСА, формовочные станы которых, имея достаточную резервную мощность группового привода, 25 не обладают необходимыми тянущими способностями.

На фиг. 1 представлена схема деформации полосы 4 в роликовом блоке, включающем два неприводных гибочных 30 ролика 1, приводные - натяжной ролик 2 и прижимной ролик 3; на фиг.2 схема распределения натяжения полосы в роликовом блоке; на фиг. 3 - ·;

схема осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Рулоны 5 стыкают в непрерывную полосу 4, которую подвергают знакопеременному ПЛаСТИЧеСКОМу ИЗГИбу С дд натяжением в гибочных роликах 1 и натяжных роликах 2 гибочно-натяжного устройства 6.

В гибочно-натяжном устройстве 6 к полосе прилагают дополнительное натяжение приводными натяжными роликами 2, а также за счет прижатия полосы к натяжному ролику посредством . прижимного ролика 3. Для увеличения тянущих способностей натяжных роликов угол охвата их полосой устанавливают 180 . Деформацию от изгиба полосы на натяжных роликах устанавливают в 2-4 раза меньше, чем на неприводных гибочных роликах. Усилия прижатия полосы при- ^5 жимным роликом 3 к натяжному ролику 2 соответствует деформации, не превы- ,·. шающей предел упругости (6=0,3-0,5(3^).

Деформация изгиба на натяжном ролике создает напряжения в волокнах огибающей ролик полосы, равные или превышающие предел текучести ( 1,0-1 , 16_Г) .

Протягивание полосы через ГНУ осуществляют с помощью клетей формовочного стана 7.

В формовочном стане 7 полоса 4 формуется в трубную заготовку 8. Трубная заготовка 8 нагревается и сваривается в сварочном узле 9 и калибруется в клетях 10 в трубу 11.

Изготовление трубы размером 102х х4,0 мм из полосы шириной 317 мм на ТЭСА 20-102 НМЗ.

Рулоны штрипса разматывают и стыкуют в непрерывную полосу 4. Затем •полосу подают в гибочно-натяжное устройство 6, гибочные и прижимные ролики которого разведены таким образом, чтобы полоса могла свободно проходить через ГНУ. После задачи полосы и настройки процессов формовки, сварки и калибровки гибочные и прижимные ролики гибочно-натяжного устройства сводят и осуществляют процесс в соответствии с описываемым способом (в период задачи полосы и настройки стана натяжные и прижимные ролики работают на холостом хоДу).

Деформацию наружной поверхности полости от изгиба на гибочных роликах устанавливают равной 3,5%. Для обеспечения такой деформации диаметр гибочного ролика принимают равным 120 мм. Деформацию изгиба на натяжном ролике принимают равной 1% или в 3,3 меньше, чем на гибочных роликах. Диаметр натяжного ролика, соответствующий деформации 1%, равен 400 мм. Диаметр прижимного ролика устанавливают равным диаметру натяжного. Натяжной ролик совместно с прижимным при усилии сжатия полосы, соответствующем 6 =0,3(5^., обеспечивают прирост натяжения, равный 0,16_т. При установке двух блоков натяжных и прижимных роликов прирост натяжения составляет 0,26-р Этот прирост натяжения развивается внутри гибочно-натяжного устройства. Дополнительный прирост натяжения внутри ГНУ позволяет увеличить удлинение полосы.

При семи гибочных роликах ГНУ формовочный стаи обеспечивает· тянущее

усилие (0,26_т)> позволяющее достичь

деформации порядка 2%. Приложение к

полосе дополнительного натяжения за

9

1486205.

10

счет приводных натяжного и прижимного роликов позволяет удвоить деформацию . удлинения (Б =4%).

Натяжные и прижимные ролики обес- $ печивают не только увеличение удлинения полосы, но и ее дополнительную правку в поперечном направлении, позволяющую предотвратить остаточную кривизну полосы в поперечном направ- |θ лении (коробоватость).

Таким образом, по сравнению с прототипом описываемый способ позволяет увеличить вытяжку полосы на 2-3% й тем самым на эту величину увеличить объем в метрах готовых труб из этой же массы исходной заготовки. Это позволяет снизить расход металла на 2030 кг. Вытяжка полосы с деформацией 4-5% устраняет ребровую кривизну й . 20 коробоватость исходной заготовки.

Способ может быть реализован на - ТЭСА преимущественно с групповым приводом.

25

Claims

Формула изобретения Способ производства труб на непрерывных трубоэлектросварочных агре‘гатах, включающий сварку отдельных рулонов штрипса в непрерывную полосу, знакопеременный многоциклический пластический изгиб полосы в вертикальной плоскости с натяжением в неприводных гибочных роликах гибочнонатяжного устройства, протягивание через него полосы клетями формовочного стана, формовку трубной заготовки, сварку ее кромок и калибровку трубы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода металла при производстве труб, повышения их качества и производительности агрегата за счет повышения вытяжной способности гибочно-натяжного устройства, к полосе прикладывают дополнительное натяжение в промежутке между смежными циклами ее знакопеременного изгиба, при этом полосу сжимают с напряжениями, составляющими 0,3...0,8 предела текучести, и изгибают с напряжениями в наружных волокнах, равными 1,0.,,1,1 предела текучести, причем отношение деформации изгиба на поверхности полосы на участке приложения дополнительного натяжения к такой же деформации на остальных участках циклического изгиба устанавливают равным 0,25...0,5. ί Таблица! Отношение напряжений сжатия полосы к пределу текучести С>с/Сг __ °»2 1 0,3 [ 0,5 [ 0,8 | 0,9 ~" Дополнительное Дополнительное Дополнительное Дополнительное Дополнительное I натяжение, мало натяжение натяжение натяжение натяжение (недостаточно) 0=0,1Ст . 0=0,15От 0=0,ЗОТ 0=0,4ОТ 6*^0, Ют при ДБуХ дарах прижимных и натяжных роликов и семи гибочных натяжение О на выходе из ГНУ 5 От, что недопустимо

1 2

Таблица2

Отношение напряжения в наружных волокнах изгибаемой полосы к кучести (о_и /0_т пределу те- Менеё 1,0 I 1,0 I 1,05 | 1,1 | 1,15

Пластическая деформация от изгиба наружных волокон полосы отсутствует

Имеет место Имеет место пластическая пластическая деформация с учетом упрочдеформация для нения металла полосы при неупрочняюще- Е_мин =0,02, Е_макс=0,05 гося материала

Пластическая деформация от изгиба превышает максимально допустимую

I ТаблицаЗ Отношение £_н/£_п 0,2 | 0,25 0,35 | 0,5 | 0,55 Не оказывает Производится исправление остаточной попе- Наводится допол- влияния на исправление поперечного искривления ' речной кривизны нительная остаточная поперечная кривизна 30

фц$.2

1486205

1 1

1486205

2 1 2 1

φα»3