Способ изготовления сварных прямошовных труб

(51 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ й институт политехникомсомол в, И. Т. Тоцен и Б.П,ГуВАРН ЫХ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство ССМ 110214, кл. В 21 С 37/06, 19(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении сварных прямошовных труб на трубосварочных агрегатах. Цель изобретения - повышение качества сварных прямошовных труб в результате снижения их продольной и поперечной разностенности. При волочении за счет валков 5 натяжной станции полосы 2 в неприводных цилиндрических валках 3 тянущее усилие задают в интервале 0,150,85 значения предела текучести полосы, а перед формовкой натяжение в полосе снижают до нуля, в частности, прижимным роликом 6.2 ил., 1 табл.Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении сварных прямошовных труб на трубосварочных агрегатах,Цель изобретения - повышение качества сварных прямошовных труб в результате снижения их продольной и поперечной разностен ности,Сущность изобретения состоит в следующем.При предварительной прокатке полосыв приводных валках не удается достигнуть высокой стабильности межвалкового зазора из-за больших габаритов и связанной с этим низкой жесткости прокатной клети, всвязи с чем не устраняются продольная ипоперечная разностенности изготовленной из полосы сварной трубы, Увеличение жесткости клети достигается путем замены прокатки полосы в валках прокатного стана наволочение через неприводные валки за счет, приложения к переднему концч полосы тянущего напряжения, Приложение противонатяжения к заднему концу полосы необязательно, Использование неприводных валков позволяет для обжатия полосы по толщине использовать клеть малого размера, что увеличивает ее жесткость. Поскольку диаметр рабочих валков тоже уменьшается, для их изготовления может быть использован вместо стали твердый сплав, характеризующийся высокой износостойкостью итакже увеличивающий жесткость клети.Возможно использование следующих схем волочения: через два валка, свободно вращающихся под действием сил трения между валком и полосой; через два валка, зафиксированных от свободного вращения; через один зафиксированный и один свободно вращающийся валки. Первая из схем наиболее предпочтительна, так как обеспечивает наименьшее проскальзывание протягиваемой полосы относительно поверхности валка и за счет этого наименьшийизнос валка от истирания. 50 55 Ограничение тянущего напряжения при волочении через неприводные цилиндриче, ские валки обусловлено тем, что при напряжении больше 0,85 от предела текучести материала полосы резко возрастает обрыв- ность ее переднего конца, а напряжение меньше 0,15 от предела текучести недоста точно для .осуществления процесса деформации способом волочения. Эксперименты подтвердили правильность выбранного диапазона тянущих напряжений (таблица),Тянущее усилие необходимой величины не может быть приложено к полосе на входе в формовочный стан по отмеченным причинам, В связи с этим необходимо создание 10152030Э 5 40 тянущего усилия с помощью натяжной станции и снижение его до нуля на входе в формовочный стан. Для снижения тянущегоусилия может использоваться, например,натяжная станция со схемой огибания полосой одного или нескольких валков, Максимально достижимое отношение растягивающих усилий Т 1 и Т 1 соответственно навхОде и на выходе из этой натяжной станцииравно(Г 1/Т 1= ехр (т р), .где р- угол дуги охвата, рад;Т - коэффициент трения.Как следует из этой формулы, для снижения растягивающего усилия Т 1 до нулядлина дуги охвата рдолжна быть бесконечно большой, что технически неосуществимо.Поэтому для полного устранения растягивающего усилия, оставшегося на выходе извалков натяжной станциинеобходимо дополнительное устройство, например, прижимной ролик.Ролик прижимают к полосе с определенным усилием.Ограничение усилия прижима Р снизусвязано с необходимостью снижения напряжения Т 1 на выходе до нуля. На неприводном натяжном ролике имеют место двезоны - зона отставания (справа от оси симметрии) и зона опережения (слева от осисимметрии), причем напряжения трения вобеих зонах имеют противоположные направления. На приводном валке натяжнойстанции возникает только одна зона - зонаотставания с соответствующим направлением напряжений трения. Спроектировавна ось х все силы и приравняв нулю их равнодействующую, получаем уравнение равновесия;Зт - Ь - г - Ь - Т 1 =О,12 2где- длина очага деформации (деформация является упругой);Т 1 = Т ехр (-т р) - тянущее напряжениена выходе из Я-образного натяжного устройства;1 - коэффициент трения;ф - суммарный угол схвата полосой натяжных валков, рад;т = 1 Р/(Ы) - напряжение трения;Р - усилие прижатия ролика.После преобразований последнего равенства получаем окончательно минимально необходимую величину усилия прижатияР = - ехр (-1 р).Т 1Ограничение усилия прижима сверхусвязано с недопустимостью возникновенияпластических деформаций обжатия полосы по толщине. При невыполнении этого ограничения натяжной валок и прижимной ролик начинают осуществлять прокатку полосы. Это приводит к утонению толщины полосы и, как следствие, к ее выходу за пределы поля допусков на толщину стенки сварной трубы (так как на выходе полосы иэ волочильного устройства полоса уже находится в минусовом поле допусков и дальнейшее ее обжатие недопустимо), Кроме того, для процесса прокатки характерны недостатки, снижающие качество полосы,На фиг, 1 показана схема возможной реализации операций волочения полосы через неприводные цилиндрические валки, а также снижения после волочения перед формовкой до нуля тянущего усилия, действующего на передний конец полосы; на фиг.2 - расчетная схема для определения усилия прижима ролика.На фиг. 1 и 2 обозначены: петлеобразователь 1, обрабатываемая полоса 2, опорные валки 3, рабочие валки 4, валки 5 натяжной станции; прижимной ролик б, тянущее усилие Т 1, противонапряжение То, растягивающее усилие Т 1 перед формовочным станом, напряжение ттрения, радиус Вн валка натяжной станции, радиус Кп при. жимного ролика. Необходимо изготовить свар.Способ осуществляют следующим образом.Необходимо изготовить сварную прямошовную трубу с толщиной стенки Я = = 2,00;2 мм. Заготовкой является холоднокатанная полоса 2 с толщиной й 0 = 2,0 - ч,2 мм и шириной Ь =51 мм. После сварки концов нескольких рулонов в непрерывную полосу осуществляют обжатие полосы и образования петли в петлеобразователе 1 по толщине волочением через пару неприводных цилиндрических валков 4, снабженных опорными валками 5, При этом коэффициент вытяжки выбирают таким, чтобы толщина полосы после волочения находилась в пределах минусового поля допусков на толщину стенки сварной трубы, например Ь 1 = -1,85 + 0,05 мм. Таким образом, коэффициент вытяжки при волочении составляете= = 1,001,16 (среднее значение Л,р = 1,08).Если для волочения используется 6-валковый вариант валкового узла, в котором опорные валки диаметром 180 мм установлены в подушках, рабочие валки диаметром 60 мм свободно лежат в зазоре между опор- ными валками и в процессе волочения могут свободно вращаться под действием сил трения между валком и полосой (фиг. 1), Такаяконструкция валконого узла обеспечивает высокую жесткость и, как следствие, стабильность межвалкового зазора. Действующее на пеоедний конец тянущее напря жение О 1, необходимое для волочения полосы, выбирают иэ диапазона 0,150,85,например 0,50 от предела текучести материала полосы. Если обрабатывается полоса иэ стали 10 пс с пределом текучести О = 260 10 МПа, то это тянущее напряжение составляет О 1 = 130 МПа, что соответствует тянущему усилию Т = О 1 Ь 1 Ь = 12,3 кН. Необходимое усилие создается натяжной станцией, реализующей схему огибания, например, 15 двух валков 5 диаметром по 200 мм каждый с суммарным углом охвата валков полосой порядка р= 450 = 7,85 рад. Если коэффициент трения между полосой и валками равен 1 = 0,2, то в такой натяжной станции растя-20 гивающее усилие может быть снижено с Т 1 = 12,3 к Н до Т 1 = Т 1 ехр ( - т р) = 2,6 к Н,Дальнейшее снижение растягивающего усилия до нуля Т 1 = О) осуществляется с помощью ролика б диаметром 100 мм, прижимаемого к полосе усилием Р, которое долТ 1 жно быть не меньше, чем - ехр ( -р) = = 13 кН, например усилием прижима, рав ным Р = 20 кН. При назначении усилия Р одновременно проверяется условие, что это усилие не вызывает пластической деформации полосы. По формуле Герца рассчитывается наибольшее нормальное давление со 35 стороны прижимного ролика нэ полосуОпах = 0,418 Цгде Кн = 200/2 = 100 мм - радиус натяжного 40 валка;Вп = 100/2 = 50 мм - радиус прижимного ролика; Е=2 10 МПа - модульупругостистали5(принят одинаковым для материалов натяж ного валка, прижимного ролика и полосы); п 1 =1,85 мм - толщина полосы; ц = Р/Ь = 20/51 = 0,392 кН/мм = 392 Н/мм - усилие на единицу ширины полосы. 50 Тогда ъах = 639 МПа.Для возникновения пластической деформации максимальное давление должно быть не менее чем 5 О, В рассматриваемом 55 примере условие отсутствия пластической дефоРмации Опах = 639 МПа5 с 7 =1300 МПа выполняется, следовательно, усилие прижима является оптимальным для данных условий.1696036 При использовании изобретения повышается качество злектросварных прямо- шовных труб за счет повышения точности геометрических параметров полосы,Формула изобретения Способ изготовления сварных прямо- шовных труб, включающий сварку концов рулонов в непрерывную полосу, обжатие полосы по толщине в цилиндрических валках, формовку из полосы трубной заготовки и сваркуее кромок, отл ич а ю щи й ся тем, что, с целью повышения качества, обжатие полосы по толщине осуществляют волочением через пару неприводных цилиндрических валков с приложением к переднему концу полосы тянущего усилия, создавая в , полосе тянущее напряжение, равное(0,150,85) от, которое перед формовкойснижают до нуля при огибании полосой двухили более натяжных валков, прижимая полосу в точке схода с последнего натяжного 5 валка прижимным роликом с усилием, невызывающим пластической деформации полосы, но не меньшим значения- ехр(- Фгр),Т 110 гдео-предел текучести материала полосы;Т 1 - тянущее усилие, приложенное к пе-реднему концу полосы при волочении;р - суммарный угол охвата полосой натяжных валков;15 1 - коэффициент трения в натяжном устройстве.в ег е ае и в г и а и е е ае е вСредний козфвфициент вытяжкиив гивиат еее е а Рулон Толцина полосы, мм После волочения Ь,До волочения офР =(Ьо/1 )сравве 1,10 1,06 1,05 1,05 1,06 1,06 1,07 1,05 1,07 1,07 1,08 1,76+0,041,811,841,840,950,95+0,020,941,44 ф 0,031,381,38+0,041,36 Удельное противонатяжениеПримечание Рулон Тянущее напряжение Я 1,МПа (о /Я ти и в т в и те в г е и и ев и и аа 6 зя, Ипа 6 о/ чт 1 2 3 4 9 6 7 8 9 10 11 еи иее 1 2 3 4 9 6 7 8 9 10 11 1,94+0, 06 1,94+0,041,01.0,04 1,01:0,04 1,01:0,04 1 .51+0,04 1,47:0,06 1,47:".0,06 1,47+0,06 1202262322921472366323197234 0,46 О,Е 7 0,09 0,88 0,08 0,18 0,91, 0,24 0,09 0,76 0,90 26 42 0 0 21 101 36 О.39 39 0,100,160000,080,390,1400,150,15 Процесс устойчивОбрывностьПроцесс не идетОбрывностьПроцесс не идетПроцесс устойчивОбрывностьПроцесс устойчив,Процесс не идетПроцесс устойчивОбрывность1%603 б Составитель А, НебогатовРедактор О.Юрковецкая Техред М,Моргентал Корректор О,КундриФ Заказ 4255 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 при ГКНТ СССР л. Гагарина, 101 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужг