Технологический инструмент трубоэлектросварочного стана

СОЮЗ СОВЕТСКИХссввъюлиавиРЕСПУБЛИК ЗСЮ В 21 С 37/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 1 к ьОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц Н ВТОРСЙОМУ СВЩВТЕЛЬСТВУ о Я(71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промьппленности(54) (57) 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ ТРУБОЭЛЕКТРОСВАРОЧНОГО СТАНА, включающий последовательно установленные .валки, образующие шовнаправляющий калибр с разрезной шайбой, шовсжимающий калибр и калибры калибровочного стана, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения величины внутреннего грата за счет стабилизации и уменьшения величины осадки кромок, половина шовнаправ" ляющего калибра с разрезной шайбой описана тремя радиусами й, йп, В, а соответствующая ей половина шовсжимающего калибра радиусами Р1 ф Я, Йп, при зтомР -сгде 8 от 1,1 до 1,4,а длина дуги, описанная радиусом й в шовнаправ,.80.1126352 А ляющем калибре больше длины соответствующей дуги шовсжимакпцего калибра на заданную величину осадки, где Йз - радиус участков шовнаправляющего калибра, примйкаю- щих к разрезной шайбе, и соответствующего участка шовсжимающего калибра; й - радиус участков выпусковполовины шовнаправляющего калибра с разрезной шайбой и соответствукпцих им участков шовсжимающего калибра; Р - радиус участков сопряжения участков, описанных радиусами Я и й , в шовсжнмаю- Е щем калибре;, Д - то же, в шовнаправляющемкалибре.2. Инструмент по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что длины дуг, ФФ описанных радиусами Й и участ" ков сопряжения в шовнаправляющем . и:шовсжиманпцем калибрах соответственно равны.3, Инструмент по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, чтоЯ 1 Фйт ю Й 3 лРтгде Я - радиус последнего калибра калибровочного стана, в от 1,5 до 2,5 . в от 1,7 до 2,7.11263 Изобретение относися к производ ству электросварных труб и можетбыть использовано на непрерывныхтрубоэлектросварочных станах с цельюуменьшения величины внутреннего 5грата,Известен технологический инструмент трубоэлектросварочного стана,включающий последовательно установленные валки, образующие шовнаправляю 40щий калибр с разрезной шайбой,шовсжнмающий калибр и калибры калибровочного стана 1,Недостаток данного"инструментасостоит в том, что при его.использовании в калибрах шовнаправляющейшовсжимающей клетей трубоэлектросварочного агрегата не обеспечивается стабиязация величины осадки кромок. Это связано со сравнительно 2 б. равномерным распределением по периметру калибра величины, на которуюменяется периметр трубы, что достигается за счет придания дугам, образующим калибр, определенных размеров. 5Цель изобретения - уменьшениевеличины внутреннего грата за счетстабилизации и уменьшения величиныдсадки кромок при сварке.Поставленная цель достигается тем,ЗОчто.в технологическом инструментетрубоэлектросварочного стана, включающем последовательно расположенные валки, образующие шовнаправляющий калибр с разрезной шайбой, шовсжидмающий калибр и калибры калибровочного стана, половина шовнаправляющего калибра с разрезной шайбой описана тремя радиусами Я, Я и Я,а соответствующая ей половина шов бсжимающего калибра радиусами К Яи й , при этом212где 1 от 1,1 до 1,4, а длина дуги,описанная радиусом Я в шовнаправ3ляющем калибре больше длины соответствующей дуги шовсжимающего калибра на заданную величину осадки,где Я - радиус участков шовнадрав 3ляющего калибра, примыкающих к разрезной шайбе исоответствующего участкашовсжимающего калибра;Й - радиус участков выпусковполовины шовнаправляющего Якалибра с разрезной шайбойи соответствующих им участков шовсжимающего калибра;Ф 523Я 2 - радис участков сопряжения1участков, описанных радиу-.сами 11 и Яз, в шовсжимающем калибре;Ято же, в шовнаправляющем калибре.Длины дуг, описанных радиусами Йи участков сопряжения в.шовнаправляю.щем и шовсжнмающем калибрах соответственно равныКроме того, Я = ей , а йз днюет,1гдеЙ,- радиус последнего калибракалибровочного стана, в от 1,5 до2,5, а п от 1,.7 до 2,7,1При обжатии труб в калибрах деформация локализуется в зоне выпусков.Причем степень локализации тем вышечем больше кривизна соответствующихдуг. В то же время в вершинах калибра тангенциальная деформация прак.тически отсутствует, причем, чемменьше кривизна участка, тем большезона, свободная от тангенциальныхдеформаций. Таким образом, дляобеспечения стабильной осадки кромокпри сварке необходимо, во"первых,кромки заготовки располагать в вершине калибра, во-вторых, увеличитьрадиус вершины, в-третьих, увеличить радиус участков выпусков длярасширения зоны деформации при появлении возмущающего обжатия, связанного с нерегулируемьюи процессами. Заданная величина осадки будет обеспечена соотношением длин дуг вершин шовнаправляющего и шовсжимающегокалибров и равными длинамн дуг участков выпусков и сопряжения. Последнеетакже устранит возможность перегибов.Нормальное течение процесса и необходимая траектория движения кромокв сварочном калибре обеспечиваютсяза счет большего радиуса участка .сопряжения в шовнаправляющем калибре по сравнению с шовсжимающим. Величина осадки для данного типоразмера трубы рассчитывается зара нее. Разность длин дуг вершин шовнаправляющего и шовсжимающего калиб"Фров устанавливается равной величине осадки. Прн сжатии заготовки при сварке на образование сварного соединения идет заданное количество металла независимо от величины обжатия, которое может изменяться при изменении ширины ленты вследствие биения валков и т.д.1126 3Принятое соотношение радиусовсощажения при миаимальном значении диапазона обеспечивает мннимальао необходимый подъем кромок передсварочным калибром: При меньшем,чем .указанная величина значении,шеобходимый подъем кромок не будетобесиечен.; Если жа отновейие радиусов:прнниаь большим, чем указано, будетиметь место значительный перегрев О.внутреийих слоев кромок.Минимальное эиачеиие величии радиусов:выпусков и вершины ограничиваетсязффектааоеъю стабилизапии осадки,а макснмМьиое -. возможностями существушщих калибровочных станов поиереформовке труби в круглую,Кромки заготовки располагаются ввершине верхней части калибра. Поэтому особенно важно, чтобы по данной 20схеме была выполнена верхняя частькалибра. Нижняя половина для упрощения изготовления инструмента выпблняется постоянной кривизны.На Фиг. 1 схематично показана пос(технического инструмента) трубо-электросварочного стана; на 4 аг. 2шовнааравляющий калибр; иа Фиг. 3 шовсжимающнй калибр, , ЗЕТехнологический юструмент трубозлектросварочного стана состоит изпоследовательно установленных группыФормовочных калибров 1 шовнаправляющего калибра 2, шовсжимающего (сварочНого)каеибра 3 и калибровочныхИкалибров 4, формовочные и калибровочные калибры выполнены по тойу жепринципу, что и.калибры действующихтрубозлектросварочных станов.Шовнаправляющий калибр 2 образовандвумя валками 5 и б, Ручей нижнеговалка 5 образован дугой постоянногорадиуса. Верхний валок 6 выполнениз двух половин, между которыми45установлена разрезная шайба 7. Ручейкаждой половины образован тремя сопряженными участками 8 в ,10 дуг различной кривизны. Шовсжимающий калибр3 может быть образован двумя (Фиг.З),56тремя или четырьмя валками. При этомвершина верхней части сварочного калибра 3 образована одним валком 11,на вертикальной оси которого выполнЕна выточка (наз) для истечения 55в иее наружного грата. Нижняя частькалибра образована одним валком 12или несколькими. Верхняя половина 352 4калибра выполнена участками 13 - 15 дуг различной кривизны, а нижняя- дугой постоянного радиуса.Радиусы фо и 1 одуг нижних ва принимаются равными радиусами дуг круглых калибров соответствующих типоразмеров труб. Радиусы дуг, образующих верхнюю половину калибра, принимаются из заданных диапазонов размеров, установленных в процессе исследований, Так, радиусы й участ" ков 8 и 13 выпусков обоих калибров, одинаковыираины байт вгде Рт -радиус последнегв калибровочного калибра, который, и свою очередь, равен радиусу готовой трубы. Радиусы й3 участков 10 и 15 дуг, образующих вершины в обоих калибрах, также одинаковы и равны и , где и1,7- 2,7, Радиус . Р участка 9 дуги сопряжения в шовйаправляющем калибре в 1,11,4 раза больше, чем радиус Р, участка 14 дуги сопряжения в шовсжимающем калибре. Причем последнийрадиус равен к 9, где к0,4.- 0,7. Длина дуги, описанная радиусом ЙЗ в шовнаправляющем калибре больше длины дуги, описанной тем же радиусом в шовсжимающем калибре, на величину осадки.Подбирая радиусы из приведенных диапазонов, а также нодбнрая длины дуг верхней половины калибров, необходимо учитывать, что ширины верхней и нижней половин калибров равны, периметры калибров не зависят от цх формы, ширина В сварочного калибра связана с его высотой Н через коэффициент овальности Л;Я=В(НУ величина которой определена нз эксп и равна 1,03 - 1,08.Рассмотрим построение калибров и работу инструмента на примере производства злектросварной трубы ф 60 х 2,0 мм с высотой внутреннего грата не более 0,5 мм. Радиусы ручьев нижних валков 5 и 12 шовнаправляющего и шовсжимающего калибров принима. ют равными радиусам существующих кругльвс калибров, т.е, 31,3 и 30,24 мм. Ширина ручьев верхних валков равна ширине ручьев нижних. Степень овальности сварочного калибра принимают равной 1,06, тогда его высота будет равна 57, 1 ыю. Периметр .шовсжнмающего калибра принимают равным периметру существующего круглого, т.е, 190 мм. Из указанного диапазонарадиусов подбирают такие радиусы и углы дуг, которые обеспечивают построение калибра заданной ширины, высоты, периметра, а также сумму углов дуг в одной четверти калибра, 5 равную 90 . Для участков 13 - 15 дуг определены соответственно радиусыщ 63 мм Я 2 = 13,8 мм; Рз = 65 мм, углы дугс =14 ф; сС = 59 , с = 17 , а также длины дуг 15,4 мм, 14,2 мм, 19,3 мм. При этом длина дуги нижнего валка 12 получена равной 46,1 мм, а угол К= 87 , т.е. имеет места незначительный эксцентриситет.Зная параметры шовсжимающего ка либра и приняв величину осадки равной 0,4 мм (при сварке в существующих круглых калибрах ее принимают для стенки 2,0 мм - 1,0 1,5 мм) легко с помощью приведенных соотношений параметры шовнаправляющего калибра. Участок 8 - радиус Й= 63 мм; угол о= 14 О;длина дуги 15,4 мм; участок 10 - соответственно й= 65 мм; угол Ы = 17,2 ; длина дуги 19,5 мм, 25 участок 9 - й = 16,3 мм;о = 50 О," ,длина дуги 14,2 мм.При таких параметрах калибров будет обеспечена стабильная минимальная осадка кромоки высота внутреннего грата не более 0,5 мм, необходимый подъем кромок перед сваркой, равный л 4 мм обеспечивающий их прилегание к участкам 15 сварочногоч калибра и равномерное без смещении схождение. Стабильность осадки обеспечивается малой кривизной кромок ( ф 65 мм) и участков 15 сварочного калибра. Технологическое редуцйрование в сварочном калибре обеспечи О вается малой кривизной участков8 и 13.Наличие участка 14 сопряжения, кривизна которого велика, предотвращает жесткие перемещения заготовки в калибре. В таблице приведены различные варианты калибровки шовнаправляющих и шовсжимающих валков. 1126352 6виях для переформовки (изменения кривизны) его в равныйрадиусу готовойтрубы, чем соответствующий участку 13.Инструмент работает следующимобразом.Верхняя часть заготовки, сформованная в последнем из системы формовочных калибров 1, в шовнаправляющемкялибое 2 перегибается радиусами63, 16,3 и 65 мм, при этом кромкизаготовки приобретают форму участков10 калибра, т.е. их длина становитсяравной 19,5 мм, В шовсжнмающемкалибре 3 за счет перегиба участкасопряжения, радиус которого был равенрадиусу участка 9, кромки опускаютсяи принимают форму участка 15, т,е,их длина (на половине) уменьшается на0,2 мм, которые идут на образованиесварного соединения, т.е, вытесняются в грат. Так как длина кромокзаготовки практически определяетсятолько длинами участков 10 и 15, адлины последних могут быть выполненыс высокой точностью, количество металла, вытесняемого в грат, стабильно, а значит, стабильна и его высота. Остальная разница в периметрахкалибров 2 и 3 компенсируется на уча"стках 13. Там же будут компенсироваться изменения. периметра заготовки.от неточной порезки и калибравследствие его биения.Таким образом, при использованиипредлагаемого инструмента стабилизируется осадка при сварке, ее величина уменьшается до 0,4 мм и дажедо 0,2 мм, а высота внутреннего грата при этом не превышает 0,5 мм,а при меньшей осадке даже 0,3 мм.После сварки в калибровочных калибрах 4 трубе придается круглая (однорадиусная) форма, что обеспечивается ограничением на величины радиусов участков 8-10 и 13-15, максимальные значения которых установленыиз условия возможности качественной калибровки труб, Радиус участков 10 и 15 выполняется несколько больше радиуса участков 8 и 13 с целью большей эффективности работы инструмента. Поскольку труба после сварки имеет вид горизонтального овала, участок трубы, соот-ветствующий участку 15 калибра, находится в более благоприятных уело- . По сравнению с известным предлагаемый технологический инструмент позволяет снизить осадку до 0,4 мм, а в отдельных случаях даже до 0,2 мм. При такой осадке высота внутреннего грата стабильно не превь.шает 0,5 мм, а в отдельных случаях 0,3 мм.1126352,Составитель Э. Ветроведактор И. Касарда Техред М.Кузьма Корректор С. Шекма одпис иал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная каз 8599/7 Тцраа 7 ВНИИПИ,Государственног по делам изобретений 113035, Москва, ЖРа