Технологический инструмент для поперечно-винтовой прокатки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 0% 01) В 19 02 4(5 ) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(72) Ю,Г.Гуляев, Ю,Ю.Рынкевич, А.Г.Карпов, О.И,Лев и А.В.Губинский (У 1) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Л.И,Брежнева (53) 621.774.353.002.54(088.8) (56) 1. Данилов Ф.А. и др. Горячая прокатка труб, М., "Металлургиздат, 1962, с. 52.2, Авторское свидетельство СССР В 596304, кл. В 21 В 19/06, 1977.3. Авторское свидетельство СССР Ф 324085, кл В 21 В 23/00, 1970.(54) (57) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТДЛЯ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ, содержащий два последовательно установленных трехвалковых комплекта косо расположенных гребневых валкови длинную оправку, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процессараскатки труб, на одном из валковпервого комплекта за гребнем на рас-,стоянии, составляющем 0,02-0,06 дли-.ны бочки, выполнен кольцевой сег, -ментный выступ высотой 0,15-0,30высоты гребня.45 сущности к предлагаемому являетсятехнологический инструмент для по 1 11381Изобретение относится к обработкеметаллов давлением, а именно к технологическому инструменту для производства бесшовных труб винтовойпрокаткой,5Известен технслогический инструмент для,винтовой, раскатки труб назлонгаторе, включающий комплект валков, все валки которого имеют одинаковую калибровку, а именно: каждыйвалок составлен из направляющегоконуса, конуса захвата, выпуклогогребня, осуществляющего основнуюдеформацию по стенке заготовки, цилиндрического раскатного участка,конуса осаживания и калибрующегоцилиндрического участка Я ,Недостаток данного технологическогб инструмента состоит, в том,что при определенных параметрахпрокатки (угол подачи, отношение ди-аметра к толщине стенки трубы и т.д.)он не предотвращает появления необратимых концевых дефектов ("раструбов") на трубах, Этп, в конечном счете, ограничивает производительность агрегата.Известен технологический инструмент для винтовой прокатки труб, содержащий оправку, расположенные во 30круг нее три валка, каждый из которых составлен иэ входного конуса,гребня, калибровочного участка и выходного конуса, причем на одном извалков выполнен кольцевой выступшириной 0,01-0,03 длины бочки валка с поперечным сечением в виде сег.мента окружности, радиус которойравен 0,1-0,4 высоты гребня, расположенный на входном конусе на расстоянии 0,05-0,25 длины бочки валкаот основания гребня, Использованиетакого технологического инструментапозволяет снизить поперечную деформацию, сократить концевые дефекты 2 .Недостаток указанного валка состоит в том, что при его использовании наличие выступа на входном конусе ухудшает условия захвата труб.Этот недостаток особенно ощутим прииспользовании инструмента в системе двух станов, так как в первом ста-,не прокатывают довольно толстостенные гильзы с отношением диаметра ктолщине стенки порядка 5-6,5.Наиболее близким по технической 97 2перечно-винтовой прокатки, включающий два последовательно установленных трехвалковых комплекта косо расположенных гребневых валков и длин-ную оправку 13,Известный инструмент позволяетповысить точность труб и снизить разностенность, но производительностьпроцесса при этом низка.Цель изобретения " повышениепроизводительности процесса раскатки труб.Поставленная цель достигаетсятем, что в технологическом инструменте, содержащем два последовательно установленных трехвалковых комплекта косо расположенных гребневыхвалков и длинную оправку, на одномиз валков первого комплекта за гребнем на расстоянии, составляющем 0,020,06 длины бочки, выполнен кольцевой сегментный выступ высотой, равной 0,15-0,30 высоты гребня.Образование первым комплектомвалков на поверхности заготовки винтовой канавки позволяет сократитьсуммарную длину контакта металла свалком во втором, что при прочихравных условиях в соответствии с законом наименьшего сопротивления снижает величину поперечной деформациии, как следствие, сокращает концевые дефекты на готовых трубах и создает резерв повьшения скорости прокатки.На фиг. 1 представлен предлагаемый инструмент, общий вид, разрез; на фиг. 2 - узел 1 на фиг, 1.Инструмент содержит первый трехвалковый комплект, состоящий из трезкосо установленных валков, каждыйиз которых имеет входной конус 1,гребень 2, калиброьочный участок3 с кольцевым сегментным выступом4 на одном валке и выходной конус5, и второй трехвалковый комплект,валки которого имеют входной редуцирующий конус 6, гребень 7, калибрующий конус 8 и выходной конус 9,и оправку 10.Входящая в первый комплект заготовка деформируется на оправке 10валками и превращается в промежуточную заготовку с геликоидальной канавкой на внешней поверхности. Откольцевого сегментного выступа 4 наодном из валков глубина канавки составляет 0,2-0,4 величины обжатияпо стенке заготовки вторым комплек3 381 том валков на той же длинной оправке, где канавка закатывается,и труба выходит гладкая.Наличие на поверхности промежуточ ной заготовки винтовой канавки со 5 хращает общую длину контакта металла с валками второго комплекта вдоль оси прокатки, что способствует более интенсивному осевому течению деформируемого металла, сокращает попереч ную деформацию и, как следствие сокращает концевые дефекты на трубах и создает возможность повысить скорость прокатки. Так как глубина канавки меньше величины обжатия по стенке во втором комплекте, канавка закатывается, При глубине канавки ме нее 0,2 величины обжатия по стенке заготовки вторым комплектом сокращение длины контакта невелико, так как канавка практически закатывается во входном редуцирующем конусе 6 второго комплекта и сокращения длины контакта в зоне интенсивной деформации (на гребне 7) не происходит, При глубине канавки более 0,4 величины обжатия по стенке заготовки во втором комплекте появляется вероятность разрыва стенки трубы под действием осевых растягивающих30 напряжений, возникающих в зоне греб ня.Параметры технологического инструмента выбраны из следующих соображений. Кольцевой выступ расположен именно на калибровочном участке 3, так как целесообразнее всего располагать его на выходе из очагов деформации, причем в той части калибровочного участка, где обжатия по стенке уже не происходит. Это40 позволяет осуществлять процесс накатки канавки с минимальными энергозатратами, так как длина участка обжатия по стенке на калибровочном участке равна где- коэффициент осевой скорости; 50О, - диаметр трубы, мм;м - угол подачи,то при реальных значениях величин,входящих в выражение (1),=0,8-1,2Ь,=(0,15-0,3) 0 , где 0 - диаметр 55валка; к =5-10 , получаем У=(0,020,06)В, что при равенстве диаметраи бочки валка соответствует 2=(0,02 30 к 8 18 к 2 97 40,06)1, бочки. Полученная вличинаявляется оптимальной при выборе места расположения кольцевого выступана одном из валков первого комплекта.П р и м е р, Предлагаемый способпоперечно-винтовой прокатки труб опробован в условиях лабораторноготрехвалкового раскатного стана 15-3(1Основные параметры эксперимента:Диаметр валков поф вершине гребня, мм 110Материал труб СвинецВысота гребня, мм:в первой клети стана 3во второй клети стана 2Исходная заготовка(диаметр Х толщинастенки, ммГотовая труба, ммЧисло оборотов впервой и второй клетях, об/мин 15Варьируют высоту выступа на калибровочном участке одного из валковпервого комплекта и расстояние отвершины гребня до выступа. Прй этомфиксируют давление металла на валкив первом комплекте (давление Р на валок, имеющий выступ на калибр вочномучастке).В результате исследования установлено, что величины критическогокинематического коэффициента 6,равного произведению угла подачина коэффициент осевой скорости, и 1не коррелируются и на величину С,при прочих равных условиях, влияеттолько отношение глубины канавки кобжатию стенки ЬЬЬ.Характер влияния можно оценитьпо данным, приведенным в табл 1.Как следует из приведенных втабл.данных, оптимальным являетсяотношение "(1,1, =0,2-0,4. При отношении, превьппающем 0,4, наблюдаетсяразрыв трубы в зоне канавки, при отношении менее 0,2 повышение скоростипрокатки незначйтельно по сравнению с прокаткой валками без выступа на калибровочном участке.В табл. 2 приведены данные о влиянии величины 1 на Р,Влияние Ь на Р не анализируется,так как здесь имеет место однозначная связь: повышение Ь увеличиваетР. Как следует из приведенных втабл. 2 данных, оптимальным является отношение У:Э;-0,02-0,06. При отношении, меньшем 0,02 наступает рез1138197 Продолжение табл.2 171 5 0,02 60,02 0,428-0,432 0,452-0,458 0,02 0,470-0,475 О 0,88-0,90 0,04 0,370-0,375 0,88-0,91 0,1 0,04 0,422-0,426 Ою 90 Оэ 92 0,15 0,444-0,446 0,462-0,465 0,04 0,98-1,00 0,20 0,04 0,99-1,04 1,01-1,06 0,30 0,370-0,375 4 5 0,06 0,40 0,06 0,06 1,04-1,06(разрывтрубы) 0,45 0,06 0,50 0,08 Таблица 2Ье30 0,08 0,440-0,445 0,08 0,460-0,465 О, )8 3350,458-0,461 0,0 0,0 0,01 0,0 0,02 кое возрастание давления, при отношении, большем 0,06, величина 7:0 практически не влияет на Р.Таблица 1 45 Отношение Критический кине- Ь/ьЬ матический коэффи 1 циент 1,06-1,08(разрыв . 25трубы) Угол по- , Отношение Давление надачи град - валок, кН6ЭЩ 0,524-0,5300,562-0,570 400,583-0,5880,375-0,378 0,420-0,422 0,440-0,445 0,460-0,463 0,371-0,375 О, 422-0,428 Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения в условиях установки "200" составит около 100 тыс. руб. в год.Использование изобретения позволит повысить производительность агрегатов с трехвалковыи раскатным станом, что даст значительный экономический эффект в народном хозяйстве страны.