SU1268221A1 - Валок трехвалкового раскатного стана - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к производству гор чекатаных бесшовных труб винтовой прокаткой и совершенствует основной технологический инструмент валок . Целью изобретени   вл етс  снижение поперечной разностенности труб. Валок трехвалкового раскатного стана содержит захватный Koiiyc I , гребень 2, раскатной конус 3, образующа  которого выполнена в виде выпуклой кривой с высотой -

Description

Изобретение относится к производству горячекатаных бесшовных труб винтовой прокаткой и совершенствует основной технологический инструмент валок. ^:

Целью, изобретения является снижение поперечной разностенности труб.

На фиг.1 изображен валок при раскатке трубы; на фиг.2 - изменение обжатия стенки трубы на раскатном конусе валка; на фиг.З - очаг деформации, образованный тремя валками и оправкой, поперечное сечение.

Валок состоит из захватного конуса 1, гребня 2 с высотой Н, раскат- ¹ ного конуса 3, образующая которого выполнена в виде выпуклой кривой с высотой ^Δ = (0,002-0,008) I, где 1 длина образующей конуса, и выходного конуса 4.

Выполнение раскатного участка выпуклым вносит качественные изменения в процесс раскатки трубы.

Рассмотрим последовательно геомет- . рическую, деформационную и силовую картины очага, образованного валками с выпуклым раскатным участком и цилиндрической оправкой. На фиг.2 показано изменение обжатия стенки вдоль выпуклого раскатного участка АС·. В зоне от вершины гребня А и до середины раскатного участка В зазор δ_χ между валком и оправкой уменьшается, а затем плавно увеличивается и достигает максимума в конце раскатного участка С. Такой криволинейный характер изменения прокатного зазора предполагает аналогичную закономерность изменения деформации стенки, т.е. постепенное снижение и завершение обжатия к середине раскатного участка

Ь. Однако в действительности обжатие стенки осуществляется на всем протяжении выпуклого раскатного участка по линии АС, плавно уменьшаясь к его концу. Снижение обжатия стенки в зоне раскатного участка ЬС связано с процессом утолщения стенки трубы в межвалковых промежутках в период ее прохождения через раскатный участок.

Действительно, каждое поперечное сечение трубы (фиг.1), находящееся в зоне выпуклого раскатного участка 3, овализировано и имеет форму, показанную на фиг.З. Сформированная в прокатном зазоре а-а стенка трубы, по мере своего продвижения к следующему валку через межвалковый проме жуток, увеличивается до размера 1-1. Такое утолщение стенки происходит в результате действия на нее сил тангенциального подпора со стороны участка Ь--Ь, на котором осуществляется максимальное искривление сечений трубы в межвалковом промежутке. Утолщение стенки после прохождения через прокатный зазор присуще процессу поперечно-винтовой раскатки труб в .трехвалковом стане на оправке, поскольку трехкомпонентная деформация объемов металла на раскатном участке валка неизбежно порождает овализацию сечений на этом же участке, тангенциальный подпор, и следовательно, внеочаговое утолщение стенки. Именно по этой причине на внутренней поверхности труб, прокатанных валками с прямолинейным раскатным участком, образуется волнистость с шагом, равным шагу винтового движения трубы, и высотой, равной величине внеочагового утолщения стенки. Выпуклый раскатной участок, деформируя стенку на всей своей протяженности, исключает появление подобной волнистости и гарантирует теоретическую прямолинейность внутренней образующей трубы.

Распространение деформации стенки на всю длину выпуклого раскатного участка удлиняет контактную поверхность с оправкой, повышает уровень сил, защемляющих оправку в очаге деформации, чем способствует стабилизации положения оправки по оси стана в процессе раскатки трубы. Однако чрезмерное удлинение выпуклого раскатного участка сопряжено с ростом контактных сил трения, препятствующих продвижению грубы в осевом направлении. Поэтому протяженность выпуклого раскатного участка имеет свою оптимальную длину, обеспечивающую, с одной стороны, достаточно высокую скорость прокатки и, с другой стороны, надежное защемление оправки в очаге и получение теоретически прямолинейной образующей внутренней по50 верхности труб. Оптимальная длина выпуклого раскатного участка установлена экспериментально и превышает в восемь раз высоту гребня.

Минимальная величина выпуклости, равная 0,002 от длины раскатного участка, соответствует величине средней высоты микрорельефа поверхности этого участка ватка в процессе его эксплуатации и составляет 0,1-0,15 мм. Меньшие значения выпуклости не оказывают заметного влияния на защемление оправки и сохраняют известные несовершенства формообразования внут- 5 ренней поверхности труб, присущие валкам с прямолинейным раскатным участком.

Максимальная величина выпуклости раскатного участка составляет 0,008 10 от длины раскатного участка и соответствует предельной величине утолщения стенки в межвалковых промежутках при раскатке наиболее толстостенных труб максимального диаметра.Для су- t5 ществующих прокатных установок эта величина установлена экспериментально.

Дальнейшее увеличение выпуклости 20 раскатного участка валка, которая _; является сама по себе источником дополнительной деформации, ограничено также ростом поперечной деформации, увеличением периметра овализированных сечений, нарушением их формы и прекращением вращения трубы при прокатке заднего конца.

Прокатка труб на трехвалковом раскатном стане с использованием пред- 30 лагаемого валка осуществляется следующим образом (фиг.1).

В установившейся стадии процесса раскатки каждый объем гильзы с предварительно введенной в нее оправкой 35 последовательно деформируется 'захватным конусом 1, гребнем 2, раскатным конусом 3. Основная деформация по толщине стенки происходит на гребневом участке, а дополнительная - на 40 длине выпуклого раскатного участка.

Распространение деформации на всей протяженности раскатного участка обеспечивает повышение сил на контактной поверхности валка с металлом, которые защемляют оправку и препятствуют повороту ее оси относительно оси прокатки. Уменьшение колебаний оправки в установившемся процессе раскатки снижает волнистость прокатываемых труб.

При опытной прокатке труб с отношением D/S - 8-10, диаметром 130160 мм используют валки с длиной бочки 370 мм, диаметром по вершине гребня 4^0 мм, длиной входного участка 160 мм с высотой гребня Н = 10 мм, с раскатным участком длиной 80 мм, образующая раскатного участка выполнена выпуклой с максимальной высотой посередине 0,6 мм.

Валок для винтовой раскатки позволяет снизить уровень поперечной разностенности труб путем уменьшения волнистости на 15-40%, что особенно эффективно при производстве подшипниковых труб, подвергающихся механической обработке.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к производству гор чекатаных бесшовных труб винтовой прокаткой и совершенствует основной технологический инструментвалок . Целью, изобретени   вл етс  снижение поперечной разностенности труб. На фиг.1 изображен валок при раскатке трубы; на фиг.2 - изменение обжати  стенки трубы на раскатном ко нусе валка; на фиг.З - очаг деформации , образованный трем  валками и оправкой, поперечное сечение. Валок состоит из захватного конуса 1, гребн  2 с высотой Н, раскатного конуса 3, образующа  которого выполнена в виде выпуклой кривой с высотой л (0,002-0,008) I, где 1 длина образующей конуса, и выходного конуса 4. Выполнение раскаткого участка выпуклым вносит качественные изменени  в процесс раскатки трубы. Рассмотрим последовательно геомет рическую, деформационную и силовую картины очага, образованного валками с вьшуклым раскатным участком и цилиндрической оправкой. На фиг.2 пока зано изменение обжати  стенки вдоль выпуклого раскатного участка АС. В зоне от вершины гребн  А и до сере дины раскатного участка В зазор 5 между валком и оправкой уменьщаетс  а затем плавно увеличиваетс  и дости гает максимума в конце раскатного участка С. Такой криволинейный харак тер изменени  прокатного зазора пред . полагает аналогичную законом€.рность изменени  деформации стенки, т.е. постепенное снижение и завершение об жати  к середине раскатного частка Ь. Однако в действительности обжатие стенки осуществл етс  на всем прот жении выпуклого раскатного участка по линии АС, плавно уменьща сь к его концу. Снижение обжати  стенки в зоне раскатного участка ЬС св зано с процессом утолщени  стенки трубы в межвалковых промежутках в период ее прохождени  через раскатный гчасток Действительно, каждое поперечное сечение трубы (фиг.1), наход щеес  в зоне выпуклого раскатного частка 3, овализировано и имеет форму, показанную на фиг.З. Сформировгшна  в прокатном зазоре а-а стенка трубы, по мере своего продвижени  к следую щему валку через межвалковый промеуток , увеличиваетс  до размера t-г. Такое утолщение стенки происходит в результате действи  на нее сил тангенциального подпора со стороны участка Ь- Ь, на котором осуществл етс  максим;зльное искривление сечений трубы в межвалкозом промежутке. Утолщение стенки после прохождени  через прокатный зазор присуще пропессу поперечно-винтовой раскатки труб в .трехвалковом стане на оправке, поскольку трехкомпонентна  деформаци  объемов металла на раскатном участке валка неизбежно порождает овализацию сечений на этом же участке, тангенциальный подпор, и следовательно, внеочаговое утолщение стенки. Именно по этой причине на внутренней поверхности труб, прокатанных валками с пр молинейным раскатным участком, образуетс  волнистость с шагом, равным щагу винтового движени  трубы, и высотой , равной ве:пичине внеочагового утолщени  стенки. Вьшуклый раскатной участок, деформиру  стенку на всей своей прот женности, исключает по вление подобной волнистости и гарантирует теоретическую пр молинейность внутренней образующей трубы. Распространение деформации стенки на всю длину выпуклого раскатного участка удлин ет контактную поверхность с оправкой, повышает уровень сил, защемл ющих оправку в очаге деформации , чем способствует стабилизации положени  оправки по оси стана в процессе раскатки трубы. Однако чрезмерное удлинение вьшуклого раскатного участка сопр жено с ростом контактных сил трени , преп тствующих продвижению трубы в осевом направлении . Поэтому прот женность выпуклого раскатного участка имеет свою оптимальную длину, обеспечивающую , с одной стороны, достаточно высокую скорость прокатки и, с другой стороны, надежное защемление оправки в очаге и получение теоретически пр молинейной образующей внутренней поверхности труб. Оптимальна  длина вьшуклого раскатного участка установлена экспериментально и превышает в восемь раз высоту гребн . Минимальна  ВЗличина выпуклости $ равна  0,002 от ,5щины раскатного участка, соответствует величине средней высоты микро;зельефа поверхности этого участка валка в процессе его 3 эксплуатации и составл ет 0,1-0,15 м Меньшие значени  выпуклости не оказывают заметного вли ни  на защемление оправки и сохран ют известные не совершенства формообразовани  внутренней поверхности труб, присупще валкам с пр молинейным раскатным участком. Максимальна  величина выпуклости раскатного участка составл ет 0,008 ,от длины раскатного участка и соответствует предельной величине утолще ни  стенки в межвалковых промежутках при раскатке наиболее толстостенных труб максимального диаметра. Дл  существующих прокатных установок эта величина установлена экспериментально . Дальнейшее увеличение выпуклости раскатного участка валка, котора   вл етс  сама по себе источником дополнительной деформации, ограничено также ростом поперечной деформации, увеличением периметра овализированных сечений, нарушением их формы и прекращением вращени  трубы при прокатке заднего конца. Прокатка труб на трехвалковом рас катном стане с использованием предлагаемого валка осуществл етс  следующим образом (фиг.1). В установившейс  стадии процесса раскатки каждый объем гильзы с предварительно введенной в нее оправкой последовательно деформируетс  захват ным конусом 1, гребнем 2, раскатным конусом 3. Основна  деформаци  по толщине стенки происходит на гребневом участке, а дополнительна  - на длине вьтуклого раскатного участка. 214 Распространение деформации на всей прот женности раскатного участка обеспечивает повьшение сил на контактной поверхности валка с металлом, которые защемл ют оправку и преп тствуют повороту ее оси относительно оси прокатки. Уменьшение колебаний оправки в установившемс  процессе раскатки снижает волнистость прокатываемых труб. При опытной прокатке труб с отношением D/S 8-10, диаметром 130160 мм используют валки с длиной бочки 370 мм, диаметром по вершине гребн  мм, длиной входного участка 160 мм с высотой гребн  Н 10 мм, с раскатным участком длиной 80 мм, образующа  раскатного участка выполнена вьтуклой с максимальной высотой посередине 0,6 мм. Валок дл  винтовой раскатки позвол ет снизить уровень поперечной разностенности труб путем уменьшени  волнистости на 15-40%, что особенно эффективно при производстве подшипниковых труб, подвергающихс  механической обработке. Формула изобретени  Балок трехвалкового раскатного стана, содержащий последовательно расположенные захватный конус, гребень , раскатной конус и выходной конус , отличающийс  тем, что, с целью снижени  поперечной разностенности труб, образующа  раскатного конуса выполнена в виде выпуклой кривой с наибольшей высотой в середине, составл ющей 0,002-0,008 от длины образующей.