SU1648585A1

SU1648585A1 - Method of manufacturing welded tubes and machine for its realization

Info

Publication number: SU1648585A1
Application number: SU894654408A
Authority: SU
Inventors: Давид Соломонович Фридман; Ефим Менделевич Халамез; Эдуард Юзефович Шамраков; Виктор Борисович Буксбаум; Георгий Иосифович Хаустов; Юрий Петрович Приходько; Юрий Николаевич Бобылев; Евгений Маркович Кричевский; Александр Юрьевич Небогатов
Original assignee: Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1989-01-13
Publication date: 1991-05-15

Abstract

Изобретение относитс к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве труб малых и средних диаметров на непрерывных трубоэлект- росварочных агрегатах. Цель изобретени увеличение производительности и повышение качества путем расширени диапазона регулировани т нущих усилий. Т нущее усилие обеспечиваетс за счет прижима полосы к гибочным валкам с регулируемым расчетным усилием. Агрегат дл изготовлени сварных труб, содержащий установку дл стыковки рулонов в непрерывную полосу 3, гибочно-нат жное устройство 5 с гибочными роликами, т нущие клети 6 с приводными цилиндрическими валками, снабженные кажда прижимным 7 и двум т нущими 8 валками (В). Диаметры прижимного В 7 и соседнего т нущего В 8 равны. В т нущего устройства выполнены диаметром , составл ющим 5 - 10 диаметров гибочных роликов гибочно-нат жного устройства. Это позвол ет обеспечить т нущие усили , необходимые дл ликвидации серповидно- сти и уменьшени продольной разнотол- щинности полосы. 2 с.и. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. еThe invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of pipes of small and medium diameters on continuous electric arc welders. The purpose of the invention is to increase productivity and quality by extending the range of regulation of pulling forces. The thrust force is provided by pressing the strip against the bending rolls with an adjustable design force. An assembly for the manufacture of welded pipes containing an installation for joining coils into a continuous strip 3, a bending-tensioning device 5 with bending rollers, pulling stands 6 with driven cylindrical rollers, each equipped with pressure 7 and two pulling 8 rollers (B). The diameters of the presser B 7 and the adjacent m B 8 are equal. The weight of the device is made with a diameter of 5 to 10 diameters of the bending rollers of the bending and tensioning device. This allows for the pulling effort needed to eliminate sickle and reduce longitudinal strip thickness. 2 si 1 hp ff, 2 ill. e

Description

Изобретение относитс к обработке материалов давлением и может быть использо- вано при производстве труб малых и средних диаметров на непрерывных трубо- электросварочных агрегатах.The invention relates to the processing of materials by pressure and can be used in the manufacture of pipes of small and medium diameters on continuous pipe-welding units.

Цель изобретени -увеличение производительности и повышение качества путем расширени диапазона регулировани т нущих усилий.The purpose of the invention is to increase productivity and improve quality by expanding the range of regulation of exerting forces.

На фиг.1 показана схема агрегата дл изготовлени сварных труб; на фиг.2 - схема сил в клети т нущего устройства (ТУ).Figure 1 shows a schematic of an assembly for making welded pipes; figure 2 - the scheme of forces in the cages of the driving device (TU).

Агрегат состоит из разматывател 1, стыкосеэрочной установки 2, в которой отдельные рулоны стыкуютс в непрерывную полосу 3, накопител 4 полосы, гибочно-нат жного устройства (ГНУ) 5, т нущего устройства (ТУ) 6 с прижимными 7 и т нущими (гибочными) 8 цилиндрическими валками, формовочных клетей 9, сварочного узла 10 и калибровочных клетей 11.The unit consists of a decoiler 1, a stacking unit 2, in which individual rolls are joined into a continuous strip 3, a storage unit 4 strips, a bending and tensioning device (GNU) 5, a pulling device (TU) 6 with a clamping 7 and pulling (bending) 8 cylindrical rollers, molding stands 9, welding unit 10 and calibration stands 11.

Гибочные 8 и прижимные 7 валки ТУ собраны в клети, содержащие один прижимной и два гибочных валка, установленных в одной вертикальной плоскости с размещением прижимного валка над гибочными. Прижимной валок и соседний гибочный выполнены с равными диаметрами дл исключени проскальзывани .Bending 8 and clamping 7 rolls TU are assembled in cages containing one clamping and two bending rolls installed in the same vertical plane with the placement of the clamping roll above the bending. The pressure roller and the adjacent bending roll are made with equal diameters to prevent slipping.

Соотношение диаметра ТУ Д1,2 и диаметра роликов d ГНУ равно 5-10. Это соотношение обусловливаетс тем, что The ratio of the diameter of TU D1,2 and the diameter of the rollers d GNU is 5-10. This ratio is due to the fact that

i00i00

елate

00 (Л00 (L

формаци изгиба полосы на гибочных роликах ГНУ должна быть достаточной дл обес- печени выт жки в ГНУ до 10%. Однако достижение такой выт жки в ГНУ, обусловленной знакопеременным изгибом полосы в вертикальной плоскости, вызывает возникновение в полосе остаточных напр жений и деформаций поперечного ее изгиба.The formation of the bend of the strip on the bending rollers of the GNU should be sufficient to provide for stretching in the GNU up to 10%. However, the achievement of such an extrusion in the GNU, caused by alternating bending of the strip in the vertical plane, causes residual stresses and deformations of its transverse bending to occur in the strip.

Дл исправлени этого поперечного из- гиба в валках т нущего устройства создают дополнительную выт жку полосы. Дл обеспечени исправлени полосы в поперечном направлении достаточно на валках 8 создавать деформацию изгиба в продольном направлении, равную 1 - 1,5%. Эта деформаци достигаетс при Di, - 10. Большие величины относ тс к трубам больших размеров по диаметру и толщине стенки (предлагаемый способ и агрегат предназначены дл производства-труб малых и средних диаметров). Дальнейшее увеличение деформации изгиба, т. е. уменьшение отношени Di,2/d, может привести к разрушению поперечного сварного шва в т нущем устройстве даже при разведении роликов ГНУ.To correct this transverse bend in the rollers of the driving device, an additional stretching of the strip is created. In order to ensure the correction of the strip in the transverse direction, it is sufficient on the rolls 8 to create a bending deformation in the longitudinal direction equal to 1-1.5%. This deformation is achieved with Di, - 10. Large values relate to large-sized pipes in diameter and wall thickness (the proposed method and assembly are intended for the production of pipes of small and medium diameters). A further increase in bending strain, i.e. a decrease in the ratio Di, 2 / d, can lead to the destruction of the transverse weld in the pulling device even when diluting the GNI rollers.

Уменьшение деформации изгиба в валках 8, т. е. увеличение Di,, отрицательно сказываетс на исправлении поперечного изгиба полосы, образующегос после деформации в ГНУ с большой выт жкой , а также нецелесообразно по конструктивным соображени м (габариты, трудности изготовлени узлов и станины т нущего устройства).A decrease in bending deformation in rolls 8, i.e., an increase in Di, has a negative effect on the correction of the transverse bending of the strip formed after deformation in a large-stretch wilderness, and is also inexpedient due to design considerations devices).

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

Свернутые в рулон полосы разматывают , сваривают встык на стыкосварочной ус- тановке в непрерывную полосу, которую направл ют в ГНУ 5. В ГНУ 5 полосу подвергают знакопеременному пластическому изгибу в вертикальной плоскости. Через ГНУ 5 полосу прот гивают ТУ 6.The rolled up strips are unwound, butt-welded at the butt-welding installation into a continuous strip, which is sent to the GNU 5. In GNU 5, the strip is subjected to alternating plastic bending in the vertical plane. Through GNU 5, a strip is drawn through TU 6.

ТУ 6 развивает т нущее усилие за счет Эйлеровой силы трени при охвате полосой приводных валков, за счет сжати полосы между валками, за счет переднего нат жени TL развиваемого формовочным станом.TU 6 develops a pulling force due to the Euler friction force when it encompasses the strip of drive rolls, due to the compression of the strip between the rolls, due to the front tension TL developed by the molding mill.

Результирующее т нущее усилие, включающее три указанные составл ющие , обеспечивает необходимую деформацию полосы при прот гивании ее через гибочно-нат жное устройство.The resulting pulling force, including these three components, provides the necessary deformation of the strip when pulling it through a bending-tensioning device.

Дл реализации требуемой величины деформации в ГНУ 5 т нущее устройство должно развить т нущее усилие Тт, определ емое по зависимостиIn order to realize the required amount of deformation in the GNU of 5 tons, the lower device must develop a negative force T, determined by the dependence

Ь B

jibhjibh

1 + m1 + m

m +2m +2

- X- X

(2 R)1 rm (1 + m )(2 4 m) X f 2(n - 1 )(1 -m ) -f 2 1 +m -m(2 R) 1 rm (1 + m) (2 4 m) X f 2 (n - 1) (1-m) -f 2 1 + m-m

0) 0)

где b, h, В и m - размеры (ширина и толщина) и константы механических свойств полосы;where b, h, b and m are the dimensions (width and thickness) and the mechanical properties of the strip;

R и п - радиус и число роликов гибочно- нат жного устройства.R and n are the radius and number of rollers of the bending-tensioning device.

В качестве активного воздействи на величину Тт в данном способе примен ют усилие сжати Р полосы между валками т нущего устройства, которое определ ют поAs an active influence on the value of Tt, in this method, the compressive force P of the strip between the rolls of the pulling device is used, which is determined by

зависимостиdependencies

Р(ТТ- XP (TT-X

Ti еTi e

fЈ«ifЈ “i

i 1i 1

)х) x

I - kI - k

Р)R)

2.S2.S

k 1k 1

где а угол, охватаwhere is the angle of coverage

полосой валка i-roi-ro swath

ТУ;TU;

Zf - коэффициент трени между полосой и валками;Zf is the coefficient of friction between the strip and the rolls;

Zn - число ва ков ТУ с охватом их полосой .Zn is the number of TU rolls with their stripe span.

При этом нат жение полосы перед формовкой Ti устанавливают посто нным, а по величине расположенным в диапазоне О Ti Тг. Из т нущего устройства полоса поступает в формовочное устройство, где осуществл етс ее гибка, а затем в сварочный и калибровочные узлы.In this case, the tension of the strip before forming Ti is set to be constant, and in magnitude located in the range of O Ti Tg. From the sweeping device, the strip enters the forming device, where it is bendable, and then to the welding and calibration units.

П р и м е р. Из полосы размером 685x6 мм получают трубы размером 219x5,6 мм. Константы механических свойств полосы ,07; кг/мм2.PRI me R. Pipes of size 219x5.6 mm are produced from a 685x6 mm strip. Constants of mechanical properties of a strip, 07; kg / mm2.

Рулоны штрипса поступают в разматы- ватель 1, затем на стыкосварочной машине 2 отдельные рулоны стыкуютс в непрерывную полосу 3, котора после накопител 4 поступает в гибочно-нат жное устройство 5. Устройство содержит дев ть роликов, три из которых диаметром 80 мм, остальные шесть - 270 мм. Через гибочно-нат жное устройство полоса прот гиваетс т нущим устройством 6, содержащим два трехвалковых блока, каждый из которых содержит один прижимной 7 и два т нущих валка. Диаметр прижимного и среднего т нущего валков равен 500 мм, а т нущего валка, охватываемого полосой, 497,6 мм.The strip rolls enter the coiler 1, then on the butt welding machine 2 the individual coils join into a continuous strip 3, which after the accumulator 4 enters the bending and tensioning device 5. The device contains nine rollers, three of which are 80 mm in diameter, the other six - 270 mm. Through a bending-tensioning device, the strip is pulled by a lifting device 6 containing two three-roll blocks, each of which contains one pressing 7 and two pulling rollers. The diameter of the pressure and average tons of the lower rolls is 500 mm, and the diameter of the lower roll covered by the strip is 497.6 mm.

Отношение диаметров валков т нущего устройства и роликовтибочно-нат жного устройстваThe ratio of the diameters of the rolls of the bushing device and the roller-tensioning device

D1 500 ROC. d80 Ь 2Ь D1 500 ROC. d80 b 2b

деформаци изгиба на валках т нущего устройства е 6/500 100 1,2%. Этой дефор- мации достаточно дл исправлени поперечного изгиба полосы, возникающего после ее деформации в ГНУ, и достижени дополнительной выт жки полосы в ГНУ, около 1 %.Bending deformation on rolls of the driving device 6/500 100 1.2%. This deformation is sufficient to correct the transverse bending of the strip that occurs after its deformation in the GNU and to achieve an additional stretching of the strip in the GNU, about 1%.

Например, т нущее усилие формовочного устройства кг. Углы охвата т нущих валков т нущего устройства , 1,5тт. Коэффициент трени между валками и полосой ,1. По формулам (1) и (2) определ ем TV - 44980 кг и Р 11438 кг. При этом коэффициент пластического нат жени составл ет 0 0,36 (Од 30 кг/мм2). Выт жка полосы в ГНУ составл ет 7,5%:For example, the pressing force of the molding device is kg. The angles of coverage of the n rolls of the driving device, 1.5 tons. The coefficient of friction between the rollers and the strip, 1. According to the formulas (1) and (2), we define TV - 44980 kg and R 11438 kg. In this case, the plastic tension coefficient is 0 0.36 (Od 30 kg / mm2). The stretch band in the GNU is 7.5%:

Допустимое усилие сжати полосы , определ емое из услови пластической деформации (прокатки), равноThe allowable compression force of the strip, determined from the conditions of plastic deformation (rolling), is equal to

1 „one "

0,577 Од b Ah 0.577 Od b Ah

ff

- 39960 кг- 39960 kg

УМ 4-2jfjlV n/RMIND 4-2jfjlV n / R

1 7Ah/R +f Ah/hi 1 7Ah / R + f Ah / hi

Следовательно, .Consequently, .

Устанавливаем усилие сжати полосы, равное ,5 т Это усилие сжати обеспечивает т нущее усилие около 45 тSet a compressive force equal to 5 t. This compressive force provides about 45 tons of pressing force.

Пусть при отсутствии нат жени полосы перед формовочным устройством () необходимое усилие сжати дл обеспечени того же т нущего усили составл ет Р 21065, что также значительно меньше максимально допустимой величины ,,96т.Suppose, in the absence of tension of the strip before the molding device (), the necessary compressive force to provide the same pulling force is P 21065, which is also significantly less than the maximum allowable value, 96 t.

Максимальное т нущее усилие, соответствующее усилию сжати , равному 39,96т, составл ет при Ттмакс 85,3 т, при Ттмакс 195,9 т.The maximum tonnage force corresponding to a compressive force of 39.96 tons is 85.3 tons at Ttmax, and 195.9 tons at Ttmax.

Из т нущего устройства 6 полоса поступает в линию формовочного устройства 9, где производитс ее формовка в трубную заготовку, а затем в сварочном узле 10 осуществл етс обжатие и сварка кромок трубной заготовки, котора калибруетс в калибровочных клет х 11 в трубу 12From the sweeping device 6, the strip enters the line of the forming device 9, where it is formed into the pipe billet, and then in the welding unit 10, the edges of the pipe billet are crimped and welded, which is calibrated in the calibration cages 11 into the pipe 12

Величина выт жки полосы, получаемой в ГНУ (7,5%), позвол ет исправл ть как сер- поеидность, так и продольную разнотол- щинность полосы.The amount of stretching of the strip obtained in the GNU (7.5%) makes it possible to correct both seridity and the longitudinal variation of the strip.

Пусть т нущее усилие, необходимое дл прот гивани полосы размером 685x4 мм (при труб размером 219x4 мм) через ГНУ, определенное по формуле (1), составл ет Тт 19433 кг, (7 0,24о&. Выт жка полосы, достигаема в ГНУ, составл ет 5%, Усилие сжати , необходимое дл реализации этого т нущего усили , определенное по формуле (2), составл ет при кг Р 1400 кг.Let the thrust force required to pull a strip measuring 685x4 mm (with pipes 219x4 mm in size) through the GNU defined by the formula (1) is TT 19433 kg, (7 0.24 ° & Stripper reached in the GNU is 5%. The compression force required to realize this pulling effort, determined by formula (2), is 1400 kg for kg P.

при Т 5000 кг, Р-0. при кг Р1д 32423 кг.at T 5000 kg, P-0. with kg P1d 32423 kg.

В приведенном примере показаны возможности предлагаемого способа по регулированию т нущего усили в широком диапазоне. Так при только за счет изменени усили сжати полосы в диапазоне (9 - 40,0) т т нущее усилие дл полос разных размеров измен етс в диапазоне (19,4 106 )т, т.е. более чем в 5 раз. При этом усилие сжати значительно меньше допустимого , следовательно, сжатие осуществл етс в зоне упругой деформации.In the given example, the capabilities of the proposed method for controlling the pull force in a wide range are shown. So, only due to a change in the compression force of the strip in the range (9–40.0), the pull force for the strips of different sizes varies in the range (19.4,106) ton, i.e. more than 5 times. In this case, the compression force is much less than the permissible one; therefore, compression is carried out in the zone of elastic deformation.

Нат жение полосы перед формовочнымTensioning strip before forming

устройством посто нно или отсутствует.device permanently or absent.

Максимальное т нущее усилие при составл ет при Ттмакс 69,2 т, при Ттмакс 89,8 т.The maximum pull force at Ttmax is 69.2 ton, at Ttmax 89.8 ton.

Предлагаемый способ позвол ет повысить т нущие способности т нущего устройства , обеспечить т нущее усилие, необходимое дл ликвидации в ГНУ серпо- видности и уменьшени продольной разно- толщинности полосы, расширить диапазонThe proposed method allows to increase the pulling capacity of the tapping device, to provide the pulling force required to eliminate wipiness in the GNU and reduce the longitudinal thickness of the strip, to extend the range

регулировани т нущим усилием размеров и механических свойств полосы, обеспечить стабилизацию нат жени (или его отсутствие ) полосы перед формовкой, в результате этого - повысить производительность агрегата и качество труб, снизить расход металла на их изготовление.adjusting the size and mechanical properties of the strip by pressure, ensure the stabilization of the tension (or lack thereof) of the strip before molding, as a result of which increase the productivity of the unit and the quality of the pipes, reduce the metal consumption for their manufacture.

Способ и агрегат дл его осуществлени могут быть реализованы при производстве труб малых и средних диаметров непрерывным методом.The method and assembly for its implementation can be implemented in the manufacture of pipes of small and medium diameters by a continuous method.

Claims

Claim 1. Method for manufacturing welded pipes, including welding coils into a continuous strip, stretching it before forming by bending in a vertical plane in the rollers of a bending-tensioning device and pulling a strip through it with a stretcher with an S-shaped bending roll strip , forming a strip into a tubular billet, welding the edges and calibrating the pipe, characterized in that, in order to increase productivity and quality by expanding the range of adjusting pulling forces, adjusting the This is done by pressing the strip against the bending rolls of the drawing device, using the following relationship for determining the clamping force P:

fЈoj P (TT-Tie -1) X

one

2 "

f

I k

2fЈ e

k 15

where TT is the thrust force required to pull the strip through the bending and tensioning device.

Bbh

m + 2

+

(1 + t) (2 + t)

) (1-t) + 2

1 + t

t

Ti - tension force, before forming 0 Ti TT.

b, h, B, and m are the width, thickness, and constants of the mechanical properties of the strip;

a is the angle of coverage by the strip of the 1st roll of the driving device;

f is the coefficient of friction between the strip and the rolls;

R and P1 are the radius and the number of rollers of the bending-tensioning device,

0

five

0

n is the number of rolls of the driving device with its stripe span.

2. An apparatus for the manufacture of pipes, comprising successively installed installations for joining coils into a continuous strip, a bending-tensioning device, comprising bending rollers, pulling and forming devices, as well as welding and calibration units, characterized in that the pulling device is provided with clamping rolls, bending and pressure rolls of the driving device are assembled in cages containing one pressure roll and two bending rolls mounted in the same vertical plane with the pressure roll being placed above the bending roll, ohm presser roll and an adjacent roll bending are made with equal diameters

3. The unit according to claim 2, characterized in that the rolls of the pulling device are made with a diameter of 5-10 diameters of the bending rollers of the bending and pulling device

/ g

and