RU88586U1

RU88586U1 - DEVICE FOR DRAGING THIN-WALLED PIPES

Info

Publication number: RU88586U1
Application number: RU2008125291/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Васильевич Серебряков; Сергей Павлович Буркин; Александр Васильевич Серебряков; Сергей Борисович Прилуков; Сергей Александрович Ладыгин; Дмитрий Всеволодович Марков; Алексей Сергеевич Циндраков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод"
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2009-11-20

Abstract

Устройство для волочения тонкостенных труб, содержащее корпус, с одной стороны которого находится волокодержатель с установленной в нем волокой, расположенный внутри корпуса стержень с жестко закрепленной на нем оправкой с возможностью осевого перемещения относительно волоки, отличающееся тем, что стержень жестко закреплен в торцевой части корпуса со стороны, противоположной волокодержателю, при этом диаметр оправки Dоп=d(1+0,025logλ), мм, где d - номинальный внутренний диаметр готовой трубы, λ - коэффициент вытяжки по сечению трубы.A device for drawing thin-walled pipes, comprising a housing, on one side of which there is a fiber holder with a wire mounted in it, a rod located inside the housing with a mandrel rigidly mounted on it with the possibility of axial movement relative to the die, characterized in that the rod is rigidly fixed in the end of the housing with side opposite to the fiber holder, while the diameter of the mandrel Dop = d (1 + 0,025logλ), mm, where d is the nominal internal diameter of the finished pipe, λ is the drawing coefficient over the pipe section.

Description

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для волочения труб и может быть использована для изготовления труб, используемых в качестве оболочек тепловыделяющих элементов ядерных реакторов.The utility model relates to the processing of metals by pressure, in particular to devices for drawing pipes and can be used for the manufacture of pipes used as shells for fuel elements of nuclear reactors.

В качестве прототипа выбрано устройство для волочения труб (Машины и агрегаты для обработки цветных металлов и сплавов. B.C.Паршин и др. М: Металлургия, 1998 с.366-368), содержащее корпус, с одной стороны которого находится волокодержатель с установленной в нем волокой, расположенный внутри корпуса стержень с закрепленной на нем оправкой с возможностью осевого перемещения относительно волоки.A device for pipe drawing was selected as a prototype (Machines and assemblies for processing non-ferrous metals and alloys. BC Parshin et al. M: Metallurgy, 1998, pp. 366-368), containing a housing, on one side of which there is a fiber holder with a wire mounted in it located inside the body of the rod with a mandrel mounted on it with the possibility of axial movement relative to the die.

Недостатком устройства являются невысокие качественные характеристики труб диаметром 60÷3 мм и толщиной стенки 2÷0,1 мм при длине труб 3,2÷1,2 мм, высокий процент брака.The disadvantage of this device is the low quality characteristics of pipes with a diameter of 60 ÷ 3 mm and a wall thickness of 2 ÷ 0.1 mm with a pipe length of 3.2 ÷ 1.2 mm, a high percentage of rejects.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель является повышение качества изготавливаемых труб и снижение брака.The task to which the claimed utility model is directed is to improve the quality of manufactured pipes and reduce defects.

Указанная задача решается тем, что в устройстве для волочения тонкостенных труб, содержащем корпус, с одной стороны которого находится волокодержатель с установленной в нем волокой, расположенный внутри корпуса стержень с жестко закрепленной на нем оправкой с возможностью осевого перемещения относительно волоки, стержень жестко закреплен в торцевой части корпуса со стороны, противоположной волокодержателю, при этом диаметр оправки D_оп=d(1+0,025logλ), где d - номинальный внутренний диаметр готовой трубы, а λ - коэффициент вытяжки по сечению трубы.This problem is solved by the fact that in the device for drawing thin-walled pipes containing a housing, on one side of which there is a fiber holder with a wire installed in it, a rod located inside the housing with a mandrel rigidly mounted on it with the possibility of axial movement relative to the fiber, the rod is rigidly fixed in the end the housing part from the side opposite the fiber holder, while the mandrel diameter D _op = d (1 + 0,025logλ), where d is the nominal inner diameter of the finished pipe, and λ is the drawing coefficient over the cross section tr loss.

Закрепление стержня в торце корпуса позволяет применять стержни оправок минимально допустимой длины, за счет чего снижена опасность возникновения продольных упругих колебаний стержня с оправкой и обеспечивается возможность повышения качественных характеристик готовых труб.Fixing the rod at the end of the housing allows the use of mandrel rods of the minimum allowable length, thereby reducing the risk of longitudinal elastic vibrations of the rod with the mandrel and provides the opportunity to improve the quality characteristics of the finished pipes.

Величина диаметра наружной цилиндрической поверхности оправки связана с упругими и тепловыми деформациями трубы после завершения волочения. Если диаметры наружной цилиндрической поверхности оправки выполнены равными внешнему номинальному диаметру готовой трубы, то реальные параметры трубы оказываются меньше номинальных, толщина стенки больше номинальной, что делает невозможным изготовление качественных особо тонкостенных труб, в частности для оболочек, ТВЭЛов ядерных реакторов.The diameter of the outer cylindrical surface of the mandrel is associated with elastic and thermal deformations of the pipe after drawing. If the diameters of the outer cylindrical surface of the mandrel are made equal to the external nominal diameter of the finished pipe, then the real parameters of the pipe are less than the nominal ones, the wall thickness is greater than the nominal one, which makes it impossible to produce high-quality especially thin-walled pipes, in particular for shells, fuel elements of nuclear reactors.

Зависимость диаметра оправки, полученная опытным путем, имеет высокую статистическую надежность и позволяет получать особо тонкостенные трубы с узкими полями допусков.The dependence of the diameter of the mandrel, obtained experimentally, has a high statistical reliability and allows you to get especially thin-walled pipes with narrow tolerance fields.

На фигуре 1 показан продольный разрез предлагаемого устройства для волочения труб на закрепленной оправке на этапе осуществления процесса волочения.The figure 1 shows a longitudinal section of the proposed device for drawing pipes on a fixed mandrel at the stage of the drawing process.

Устройство для волочения труб монтируется на люнете 1 волочильного стана линейного типа и включает в себя волоку 2, установленную в волокодержателе 3, направляющий полый корпус 4, один конец которого помещен в коаксиальную волоке 2 расточку волокодержателя таким образом, что торец корпуса 4 опирается о дно расточки. На другом конце корпуса 4 соосно с ним жестко закреплен резьбовой фланец 5, с которым посредством резьбового соединения сопрягается втулка 6, снабженная внутренней резьбой, взаимодействующей с резьбовой частью стержня 7 оправки 8, помещенной в рабочую зону волоки 2, через которую проходит труба 9, а положение стержня 7 фиксирует контргайка 10.The device for drawing pipes is mounted on the backrest 1 of the drawing mill of a linear type and includes a draw 2 installed in a fiber holder 3, a guiding hollow body 4, one end of which is placed in a coaxial fiber 2, a bore of the fiber holder so that the end face of the body 4 rests on the bottom of the bore . At the other end of the housing 4, a threaded flange 5 is rigidly fixed coaxially with it, with which, by means of a threaded connection, a sleeve 6 is fitted, provided with an internal thread that interacts with the threaded part of the mandrel rod 7, placed in the working area of the die 2, through which the pipe 9 passes, and the position of the rod 7 is fixed by the lock nut 10.

Устройство для волочения труб работает следующим образом. Труба 9 готовится для волочения: заковывается для свободного прохода сквозь канал волоки 2 конец трубы, впрыскивается смазка внутрь трубы и смазывается ее наружная поверхность. Направляющий полый корпус 1, с установленными в заданных осевых позициях стержнем 7 с оправкой 8 и резьбовой втулкой 6, выводится из расточки волокодержателя 3 в осевом направлении и удаляется с оси волочения. Подготовленная труба 9 вводится вдоль оси корпуса 4 и надевается незакованным концом на стержень 7 с оправкой 8 до упора оправки 8 в закованную часть трубы. Затем корпус 4 с трубой 9, установленной на стержне 7 с оправкой, возвращается на ось волочения и перемещением вдоль оси вводится закованной частью трубы в канал волоки 2. Закованная часть трубы захватывается кареткой волочильного стана, осуществляющей волочение трубы. После начала волочения корпус 4 вместе с оправкой 8 продвигается по оси в направлении волочения до упора его торца в дно расточки волокодержателя 3. При этом оправка 8 занимает рабочее положение в обжимающей зоне волоки 2. Оправка удерживается от осевого смещения стержнем за счет резьбового соединения с резьбовой втулкой 6. Сила натяжения стержня во время волочения, возникающая за счет трения между трубой и оправкой, уравновешивается силой сжатия направляющего корпуса 4. Для уменьшения опасности возникновения продольных упругих колебаний оправки осевое положение резьбовой втулки 6 устанавливается таким образом, чтобы расстояние между ее торцом и задним (незакованным) торцом трубы после ее установки до упора оправки в закованную часть трубы было минимальным.A device for drawing pipes works as follows. The pipe 9 is prepared for drawing: forged for easy passage through the channel of the die 2 the end of the pipe, lubricant is injected into the pipe and its outer surface is lubricated. The guiding hollow body 1, with a shaft 7 with a mandrel 8 and a threaded sleeve 6 installed in predetermined axial positions, is removed from the bore of the fiber holder 3 in the axial direction and is removed from the drawing axis. The prepared pipe 9 is introduced along the axis of the casing 4 and is put on with an unzipped end on the shaft 7 with the mandrel 8 until the mandrel 8 stops in the shackled part of the pipe. Then the housing 4 with the pipe 9 mounted on the mandrel rod 7 is returned to the drawing axis and moving along the axis is introduced by the chained part of the pipe into the die channel 2. The chained part of the pipe is captured by the carriage of the drawing mill, which carries out the pipe drawing. After the start of the drawing, the housing 4 together with the mandrel 8 moves along the axis in the direction of drawing to the end of its end against the bottom of the bore of the fiber holder 3. In this case, the mandrel 8 occupies an operating position in the compression zone of the die 2. The mandrel is held from axial displacement by the rod due to the threaded connection with the sleeve 6. The tension force of the rod during drawing, arising due to friction between the pipe and the mandrel, is balanced by the compression force of the guide body 4. To reduce the risk of longitudinal elastic vibrations about straightening the axial position of the threaded sleeve 6 is set so that the distance between its end and the rear (unpacked) end of the pipe after its installation to the stop of the mandrel in the shackled part of the pipe is minimal.

С целью повышения надежности процесса волочения, на резьбовой части стержня 7 может быть установлена контргайка 10, предохраняющая от поворота и осевого смещения стержень 7 с оправкой 8.In order to increase the reliability of the drawing process, a lock nut 10 can be installed on the threaded part of the shaft 7, which prevents the shaft 7 with the mandrel 8 from turning and axial displacement.

Устройство спроектировано, изготовлено и применено для волочения на закрепленной оправке на стане безоправочного волочения труб из нержавеющих сталей аустенитного класса в диапазоне диаметров от 60 до 4…3 мм и толщине стенки от 2 до 0,2…0,1 мм при исходной длине от 3,5 до 1,2 м. За счет применения стержней оправок минимально допустимой длины удалось полностью избежать кольцевых отпечатков на внутренней поверхности труб.The device was designed, manufactured, and used for drawing on a fixed mandrel on a flawless drawing mill of austenitic stainless steel pipes in the diameter range from 60 to 4 ... 3 mm and wall thickness from 2 to 0.2 ... 0.1 mm with an initial length of 3 , 5 to 1.2 m. Due to the use of mandrel rods of the minimum allowable length, annular prints on the inner surface of the pipes were completely avoided.

При изготовлении бесшовных холоднодеформированных особотонкостенных труб из коррозионностойкой стали ЭИ-847 по ТУ 14-159-293-2005 для оболочек ТВЭЛов ядерного реактора с размерами: внутренний диаметр 6,6 мм при толщине стенки 0,2 мм и с допусками по внутреннему диаметру ±0,020 мм по толщине стенки ±0,030 мм, использовали трубную заготовку, полученную на ХПТР 8-15 с наружным диаметром D₀=7,590…7,727 мм и толщиной стенки S₀=0,254…0,266 мм. Для чистового волочильного прохода на закрепленной цилиндрической оправке использовали волоку с диаметром калибрующего пояска D_вол=7,033 мм и оправку диаметром D_оп=6,622 мм. Коэффициент вытяжки по сечению трубы составлял λ=1,365. В результате получены трубы в диапазоне внутренних диаметров от 6,594 мм до 6,608 мм, толщин стенок от 0,203 мм до 0,211 мм. Полученные размеры сечения труб достаточно большой партии полностью укладываются в поля допусков, регламентированные ТУ 14-159-293-2005. Трубы такой точности показывают высокую технологичность при осуществлении реакторных сборок.In the manufacture of seamless cold-formed especially thin-walled pipes from EI-847 stainless steel according to TU 14-159-293-2005 for the shells of fuel elements of a nuclear reactor with dimensions: inner diameter 6.6 mm with a wall thickness of 0.2 mm and tolerances of an internal diameter of ± 0.020 mm in wall thickness ± 0.030 mm, used a tube billet obtained on KhTPR 8-15 with an outer diameter of D ₀ = 7.590 ... 7.727 mm and a wall thickness of S ₀ = 0.254 ... 0.266 mm. For a fine drawing passage on a fixed cylindrical mandrel, a die was used with a gauge belt diameter D _wave = 7.033 mm and a mandrel with a diameter D _op = 6.622 mm. The coefficient of exhaustion over the cross section of the pipe was λ = 1,365. As a result, pipes were obtained in the range of internal diameters from 6.594 mm to 6.608 mm, wall thicknesses from 0.203 mm to 0.211 mm. The obtained cross-sectional dimensions of pipes of a sufficiently large batch fully fit into the tolerance fields regulated by TU 14-159-293-2005. Pipes of such accuracy show high manufacturability in the implementation of reactor assemblies.

Особотонкостенные трубы из стали ЭИ-847 по ТУ 14-159-293-2005 с внутренним диаметром готовой трубы 11,6 мм и толщиной стенки 0,2 мм с такими же допусками как у труб вн.Ø6,6×0,2 мм, производили короткооправочным волочением из заготовки наружным диаметром 12,796…12,905 мм и толщиной стенки 0,276…0,286 мм. Использовали волоку диаметром 12,063 мм и оправку диаметром 11,643 мм. Коэффициент вытяжки по сечению составил λ=1,410, коэффициент вытяжки по стенке λ_S=0,94λ. После волочения и охлаждения труб внутренний диаметр партии протянутых труб колебался в диапазоне от 11,595 мм до 11,612 мм, а толщина стенки трубы от 0,210 мм до 0,214 мм.Extra-thin-walled pipes made of steel EI-847 according to TU 14-159-293-2005 with an internal diameter of the finished pipe of 11.6 mm and a wall thickness of 0.2 mm with the same tolerances as for pipes with an internal Ø6.6 × 0.2 mm, produced by short drawing from the workpiece with an outer diameter of 12.796 ... 12.905 mm and a wall thickness of 0.276 ... 0.286 mm. A die with a diameter of 12.063 mm and a mandrel with a diameter of 11.643 mm were used. The coefficient of drawing along the cross section was λ = 1.410, and the coefficient of drawing along the wall was λ _S = 0.94λ. After drawing and cooling the pipes, the inner diameter of the batch of elongated pipes ranged from 11.595 mm to 11.612 mm, and the wall thickness of the pipe from 0.210 mm to 0.214 mm.

Назначаемая вытяжка является наиболее статистически значимым параметром, поскольку определяет как силу волочения, от которой зависит внеконтактная деформация трубы, так и разогрев труб во время волочения, а, следовательно, и величины упругой и тепловой деформации труб после завершения волочения.The designated hood is the most statistically significant parameter, because it determines both the drawing force, which determines the non-contact pipe deformation, and the heating of the pipes during drawing, and, consequently, the magnitude of the elastic and thermal deformation of the pipes after drawing.

Трубы с такими же готовыми размерами, протянутые из тех же заготовок по способу-прототипу, когда размеры волок и оправок совпадали с номинальными размерами готовых труб, все без исключения по диаметру вышли за поле минусового допуска, а по толщине стенки за поле плюсового допуска.Pipes with the same finished dimensions, stretched from the same workpieces according to the prototype method, when the sizes of the dies and mandrels coincided with the nominal dimensions of the finished pipes, all without exception went beyond the minus tolerance field and the wall thickness beyond the plus tolerance field.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает более высокую точность размеров особотонкостенных труб, в частности, из коррозионостойких сталей для ядерных реакторов.Thus, the proposed method provides higher dimensional accuracy of especially thin-walled pipes, in particular, of corrosion-resistant steels for nuclear reactors.

Claims

A device for drawing thin-walled pipes, comprising a housing, on one side of which there is a fiber holder with a wire mounted in it, a rod located inside the housing with a mandrel rigidly mounted on it with the possibility of axial movement relative to the die, characterized in that the rod is rigidly fixed in the end of the housing with side opposite to the fiber holder, while the mandrel diameter D _op = d (1 + 0,025logλ), mm, where d is the nominal inner diameter of the finished pipe, λ is the drawing coefficient over the pipe section.