Деформирующий инструмент для пилигримовой прокатки труб

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (И) ЗСЮ В 21 В 2 02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 01 КРЫТИЙ(72) В,М. Друян, Ю,Г, Гуляев, А.Г, Карпов, С.А. Чукмасов и А.В, Чус (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им, Л,И. Брежнева (53) 621.774,07(088.8)(54) (57) ДЕФОРМИРУК 69 Й ИНСТРУМЕНТДЛЯ ПИЛИГРИМОВОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ, включающий два валка с ручьями, имеющимипо окружности бочки холостой участоки рабочую зону и образующими калибр уменьшающегося поперечного сечения,и ребордами, выполненными на длине,соответствующей части рабочей зоныручья, с зубьями, находящимися в зацеплении, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью обеспечения возможности увеличения подачи путем предотвращения "закусывания" труб, на участ.ке соединения зубчатых и гладких реборд калибр выполнен с асимметричнымотносительно плоскости разъема развалом с шириной ручья в сечении с зубом, равной 1,03-1,06, а в сечениис впадиной - 0,95-0,98 ширины ручьяпо вершине последнего зуба, при этомкалибр на длине рабочей зоны ручьяс гладкими ребордами, составляющей0,8-3 шага зубчатого зацепления,имеет симметричные выпуски и йирину,равную ширине калибра по плоскостиразъема в последней зубчатой паре,Изобретение относится к трубопрокатному производству, а более конкретно - к калибровке основного деформирующего инструмента (валков) становпилигримовой прокатки труб, преимущественно в холодном состоянии (станы ХПТ).Известен деформирующий инструментстанов холодной периодической прокат.ки труб, включающий два валка, на 10каждом иэ которых нарезан ручей, имеющий по длине зоны редуцирования,.обжатия, калибровки и холостые участки, образующие калибр переменного подлине рабочей части валков поперечного сечения в виде дуги окружностис концевыми, наклонными к линии разьема калибра участками-выпусками 1.Недостатком такого инструментаявляется то, что ширина калибра развал ручья) выполнена монотонно убывающей по длине. В результате этогоинструмент не позволяет. прокатыватьтрубы с повышенными обжатиями, так,как увеличение подачи заготовки наводит такие виды брака, как "закаты","ус", вмятины и т.д,Известен деформирующий инструментстанов ХПТ, валки которого имеют ручей с зонами редуцирования, обжатия, З 0отделки и образуют калибр с переменным поперечным профилем, причем ширина калибра Увеличивается по мере удале.ния от начала зоны обжатия. Выполнение в таком инструменте выпусков ка,либра увеличивающимися по мере уменьшения высоты калибра (диаметра прокатываемой заготовки на рабочем конусе)позволит избежать "закусывания" трубы.при повышении подачи заготовки в ка-либр, не приводит к образованию "закатов" и, следовательно, улучшает ка.чество поверхности трубы при повышенных режимахдеформирования 2 .Однако увеличение ширины калибрапо длине обжимной зоны валков излишне большой развал ручья) способствуетинтенсивной овализации деформируемойтрубной заготовки, резко ухудшаетточность геометрии труб, приводитк возникновению на трубах продольныхи поперечных трещин. Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату является деформирующий 55инструмент для пилигримовой прокаткитруб, содержащий .два валка с ручьями,имеющими по окружности бочки холостой участок и рабочую зону и образующими калибр уменьшающегося поперечного сечения, и ребордами, выполненными на длине, соответствующЕй части рабочей30 ны ручьЯ, с зубьЯми, находЯщимисЯв зацеплении.В известном устройстве ширинакалибра на участке с зубчатой нарезкойне совпадает с развалом ручья валков, как это имеет место на участке с гладкой бочкой. Инструмент выполнен такимобразом, что диаметр гладких ребордкаждого валка равен диаметру делительной окружности зубьев, в результате чего ширина калибра по линии разьема меньше ширины ручья валков по вершине зуба. Так как первоначальныйконтакт деформирующего инструментас задаваемой в него заготовкой происходит по вершине зуба, то за счет последовательного поочередного перекрытия линии разъема калибра зубьями реборд от момента встречи инструмента с заготовкой до полного формирования профиля калибра (под сформировавшимся профилем калибра рассматриваемого сечения на ручьях валков подразумевается положение этих сеченийна плоскости, проходящей через линию центров валков) на участках с зубчатой нарезкой реборд обеспечиваетсявозможность принудительного захватаболее сплющенной перед очагом деформации заготовки без ее "закусывания",уменьшения овализации сечений заготовки, деформирования заготовки большего диаметра. Кроме того, снижаетсявероятность затекания металла в межвалковый зазор.Ширина калибра, образованноговалками в плоскости, проходящей черезлинию их центров (по линии разъема),не влияет на условие захвата заготовки, для инструмента предлагаемой конструкции не является сдерживающим фактором при увеличении режимов деформирования и выбирается только из условия обеспечения необходимой точности геометрии готовых труб 3.Цедостатком известного деформирующего инструмента станов ХПТ с зубьями на части реборд валков является невозможность существенного повышения режимов деформирования заготовки при его использовании. Это связано с тем, что на инструменте имеется учас.ток перехода от реборд с зубчатой нарезкой к гладким, на котором калибр15 20 25 30 55 3122 образован последним зубом на реборде одного валка и впадиной на реборде другого. На всех последующих участках по длине рабочей зоны ширина калибра становится равной ширине развала ручья, т.е, происходит скачокгеометрических размеров калибра поширине. До формирования калибрав.переходном сечении развал ручья повершине последнего зуба обеспечивает 1 О захват беэ "эакусывания" сплющеннойзаготовки, в то время как профильручья другого калибра уже не обеспечивает бокового подпора заготовки(перекрытие линии разъема калибраотсутствует), так как переходнойучасток на нем завершается впадиной. Отклонения условий работы деформирующего инструмента на переходном участ. ке от стационарных (последовательный перехват заготовки зубьями верхнегои нижнего. валков) приводит к бракутруб по качеству поверхности при уве. личении подачи заготовки в калибр,что ограничивает возможности инструмента. Целью изобретения является обеспечение возможности увеличения подачипутем предотвращения "эакусывания"труб. Поставленная цель достигается тем,что в деформирующем инструменте для пилигримовой прокатки труб, включающем два валка с ручьями, имеющими по окружности бочки холостой участок и рабочую зону и образующими калибр уменьшающегося поперечного сечения, и ребордами, выполненными на.длине, соответствующей части рабочей зоны ручья, с зубьями, находящимися в зацеплении, на участке соединения зубча.40 тых и гладких реборд калибр выполнен с асимметричным относительно плоскости разъема развалом с шириной ручья в сечении с зубом, равной 1,03-1,06, а в сечении с впадиной - 0,95-0,9845 ширины ручья по вершине последнего зуба, при этом калибр на длине рабочей зоны ручья с гладкими ребордами, составляющей 0,8-3,0 шага зубчатого зацепления, имеет симметричные выпус. ки и ширину, равную ширине калибра по плоскости разъема в последней зубчатой паре. Наличие у инструмента переходного участка с такой развалкой ручья каждого из валков, которая при формировании калибра сечениями переходного 381 4участка приводит на нем ширину калибра в соответствие с максимальным диаметром овализированной заготовки,позволяет предотвратить "эакусывание"трубы, Ширина калибра на переднейгранице переходного участка (переходное сечение на ребордах) максимальноФприближена к ширине ручья по вершинезуба, причем развал ручья в сечении,завершающемся зубом, больше, чем развал ручья в сечении, завершающемсявпадиной, что и делает калибр асимметричным относительно линии его раэьема. На задней границе переходногоучастка (сечение восстановления симметрии развала) развал ручья обоихвалков становится равным ширине калибра по плоскости разъема последнейзубчатой пары, т.е. переходное сеченйе "растянуто" по длине рабочей зоны в виде переходного участка, Наэтой длине без нарушения контактамежду деформирующим инструментом изаготовкой происходит плавное восстановление ширины калибра от величины,соответствующей ширине ручья по зубу,до величины, равной ширине калибрапо линии разъема,На фиг. 1 представлен валок верхний; на фиг. 2 - валок нижнии; на фиг. 3 - верхний и нижний валки, вид в плане, разрез А-А на фиг. 4 (поперечный профиль калибра деформирующего инструмента в плоскости, проходящей через линию центров двух валков, образующих этот калибр, в момент контакта последней пары зубчатого зацепления); на фиг. 4 - разрезы Б-Б и В-В на фиг. 3.На фиг. 1-4 обозначено: верхнийвалок 1 с переходным участком на ре-. бордах, завершающемся зубом, имеетпрофиль рабочей зоны ручья И (вид состороны заготовки), а нижний валок 2с переходным участком на ребордах,завершающемся впадиной, имеет профильрабочей зоны ручья о (вид со сторонызаготовки);В - ширина калибра по линии разь.ема (по диаметру бочки валков либо по диаметру делительной окружности зубчатого зацепления (в последнейзубчатой паре);В - ширина ручья валков по вершине зуба (в последней зубчатой паре);диаметр бочки валка (гладких реборд);диаметр делительной окружности зубчатого зацепления; ширина ручья валка в пере ходном сечении, завершающемся зубом;ширина ручья валка в переходном сечении, завершающемся впадиной;10 длина переходного участка,ВВ с 0 Размеры переходного участка г, выбраны, учитывая что начальная ширина ручья в переходном сечении, завершающемся впадиной (валок 2, ручей о ) максимально приближена к ширине ручья по вершине последнего зуба зубчатого Деформирующий инструмент включает два валка 1 и 2, На каждом из них выполнен ручей ( д и 0 ), рабочая зона которого имеет участки с гладкими ребордами 3 и ребордами 4 с зубчатой нарезкой. Два валка своими ручьями в плоскости, проходящей через линию их центров, образуют калибр уменьшающегося по длине ручья круглого поперечного сечения с шириной по линии разъема калибра, равной В. Профиль ручья каждого из валков образован дугами 5 окружности радиуса К, Кг, К 2 с концевыми наклонными к линии разъема. калибра участками-выпусками 6, Выпуски ручья (калибра) в любом сечении выполнены симметрично относи. тельно оси центром валков. На участке реборд с зубчатой нарезкой деформирующий инструмент находится в зубчатом зацеплении, на участке с гладкими ребордами валки при формировании калибра взаимодействуют между собой поЭг, гладкой бочке диаметром В.На ручье С 1 валка 1 развал в переходном сечении выполнен с размером В= (1,03- 1,06)В и на длине Е ручья с гладкой бочкой доведен до размера В, На40 ручье о валка 2 развал в переходном сечении выполнен с размером В = - (0,95-0,96,Вг, т.е. уже, чем на валке 1, но шире, чем по линии разьема калибра в последней зубчатой паре (В). На длине Ь ручья с гладкой боч-кой этот размер также доведен до размера В, Такое выполнение ручья обеспечивает асимметрию калибра в переход ном.сечении относительно линии его разъема с плавным восстановлением симметрии к сечению 6 . о . зацепления и равна 0,95-0,98 ее величины. Размеры,в указанных пределах при отсутствии перекрытия линии разъема калибра со стороны впадины обеспечивают прием в ручей валка заготовки с диаметром захват которого обеспечивается шириной ручья по вершине последнего зуба, Выполнение размеров ниже указанных приводит к подрезу профиля овализированной заготовки кромками гладкой бочки ручья с последующим "закусом" заготовки, Размеры выше указанных пределов приводят к тому, что развал ручья на валке с впадиной становится настолько велик, что сформировать калибр невозможно.Начальная ширина ручья в переходном сечении, завершающемся зубом (валок 1, ручей гг ), выполняется из условия предотвращения закусывания" трубы при формировании калибра на участках ручья с гладкими ребордами и равна 1,03-1,06 ширины ручья по вершине последнего зуба, Размеры ручья ниже указанных пределов (т.е, выполнение калибра сймметри 1 ным относительно линии разъема, приводят к закусыванию" овализированньгх сечений заготовки "принятых ручьем с впадиной на переходном сечении. Размеры выше указанных пределов выполнять нецелесообразно, так как участки ручья в выпусках прекращают контактировать с заготовкой, что не обеспечивает выравнивание овализации профиля заготонки.Длина участка соединения зубчатых и гладких реборд переходного участка . выбрана из реалвных размеров известного деформирующего инструмента, где размеры зубчатого зацепления на последнем увязаны с режимами дефор. мирования, в частности с подачей заготовки в калибр.Выполнение длины участка в указанньтх пределах (0,8-3,0 шага зубчатого зацепления) обеспечит плавное восстановление шириньг калибра при широком диапазоне величин подачи за-отовки Верхний предел размеров используется для более высоких значений подач на станах крупных типоразмеров нижний предел - соответственно для станов малых типоразмеровДеформирующий инстгг.;ггент работаетследующим образомПри обработке деформирующим инструментом заготовки на участке реборд 4 с зубчатой нарезкой происходит последовательное поочередное перекрытие линии разъема калибра верши нами зубьев. К моменту прохождения через линию центров валков сечений калибров, образованных последней парой зубчатого зацепления, ручей 4 валка с зубом на переходном сечении захватывает заготовку повышенного диаметра, в то время как на ручье о валка с впадиной боковой подпор, исправляющий овализацию трубы, отсут ствует. Однако в связи с тем, что развал ручья 3 на переходном сечении с впадиной выполнен по линии разъема калибра на гладкой бочке (В) равным большему диаметру заготовки в момент встречи с ней участков ручья по вершине зуба, обеспечивается "прием" без "закусывания" в ручей 3 сечений заготовки. При этом происходит некоторое искажение поперечного профиля заготовки. За счет переполнения ручьяо максимальный диаметр овализированной заготовки находится ниже оси прокатки, После прохождения через линию центров переходного сечения и формирования калибра на участке с 30 гладкими ребордами начинает происходить уменьшение ширины ручья 8 сопровождающееся восстановлением поперечного профиля деформируемой заготовки. Из переполненного ручья 5 35 металл вытесняется в ручей а, ширина которого больше ширины ручья 3 чем и обеспечивается воэможность "приема" овалиэированной заготовки в ручей О без "закусывания" на линии разъема. Полностью профиль трубы восстанавливается к задней границе переходного участка В-В.Прокатываются трубы иэ ст. 20 по маршруту 45 х 44 ф 22 х 2,0 мм, Используется инструмент в виде двух калибров-полудисков с зубчатой нарезкой на ребордах на длине дуги 90модуль зубчатого зацепления 4, высота зубьев 9 мм, шаг зубчатого. зацепления 6,28 им, Ширина калибра по линии разъема в последней зубчатой паре 26,62 мм, длина переходного участка 10,6 мм. Ширину ручья в переходном сечении по гладкой бочке выполняют в соответствии с предлагаемыми соотношениями. Ширина калибра на задней границе переходного участка 26,62 мм.При использовании предлагаемого де формирующего инструмента достигнута величина суммарного линейного смещения трубы (удлинение) за двойной ход клети - 70 мм, в то время как без выполнения на инструменте переходного участка на трубах появлялось "закусывание" уже при вО; - 58-60 мм.Таким образом, предлагаемыи деформирующий инструмент станов ХПТ позволяет повысить режимы деформирования при сохранении высокого качества поверхности и точности геометрии труб, обеспечить увеличение величины подачи заготовки в калибр не менее, чем в 1,17-1,23 раза.