Трубопрокатний агрегат

Винахід відноситься до обробки металів тиском і може бути використаний при виробництві гарячекатаних безшовних тр уб. Традиційна схема виготовлення безшовних гарячекатаних тр уб передбачає нагрів вихідної суцільної заготовки круглого поперечного перетину, що здійснює нагрівальний устрій трубопрокатного агрегату, і три основні операції (стадії) пластичної формозміни (дивися, наприклад, підручник: В.М. Друян, Ю.Г. Гуляєв, С.О. Чукмасов. Теорія та технологія тр убного виробництва. Дніпропетровськ, РВА "Дніпро-ВАЛ", 2000, стор.42): - пластична формозміна заготовки суцільного поперечного перетину з метою одержання порожнистої заготовки-гільзи, яку здійснює устрій для прошивки заготовки в порожнисту гільзу; - пластична формозміна гільзи з метою одержання труби чорнового розміру, яку здійснює устрій для розкочування; - пластична формозміна труби чорнового розміру з метою одержання товарної труби чистового розміру, яку здійснює устрій для калібрування. Кожна з основних операцій формозміни може складатися з декількох стадій деформації і, відповідно, кожний з устроїв для здійснення конкретної стадії пластичної деформації може складатися з декількох деформуючих агрегатів. Наприклад, одержання порожнистої гільзи з заготовки суцільного профілю може здійснюватися послідовною деформацією прошивки заготовки в стакан із наступною додатковою розкаткою (елонгуванням) його в гільзу, і, відповідно, устрій для одержання порожнистої заготовки-гільзи в цьому випадку складається з послідовно розташованих прошивного преса і стана-елонгатора поперечно-гвинтової прокатки (дивися, наприклад, підручник: В.М. Друян, Ю.Г. Гуляев, С.А. Чукмасов. Теория и технология трубного производства. Днепропетровск, РИА «Днепр-ВАЛ», 2001, рис.3.1.3). Або, наприклад, пластична формозміна порожнистої гільзи з метою одержання труби чорнового розміру може здійснюватися устроєм для розкатки, що складається з послідовно розташованих рейкового справочного стана поздовжньої протяжки і справочного стана гвинтової прокатки (дивися, наприклад, підручник: В.М. Друян, Ю.Г. Гуляев, С.А. Чукмасов. Теория и технология трубного производства. Днепропетровск, РИА «Днепр-ВАЛ», 2001, рис.3.1.21). Відомий трубопрокатний агрегат, переважно для виготовлення безшовних гарячедеформованих труб із заготовки круглого поперечного перетину, що містить нагрівальний устрій, устрій для прошивки заготовки в порожнисту гільзу, устрій для розкатки порожнистої гільзи в трубу чорнового розміру, що виконаний у виді послідовно розташованих двох одноклітьових станів поздовжньої прокатки на нерухомій оправці і розкатної машини гвинтової прокатки на нерухомій оправці 1, і устрій для калібрування труби чорнового розміру в тр убу чистового розміру, що виконаний у виді стана безперервної поздовжньої безоправочної прокатки (дивися, наприклад, статтю: В.Я. Остренко. Производство горячекатаных труб на установках с автоматическими станами. У збірнику «Производство тр уб», Дніпропетровськ, ВНИТИ, 1968, стор.70 - аналог). Недолік трубопрокатного агрегату відповідно до аналогу є в низькій точності готових тр уб унаслідок: - неможливості абсолютно точного кантування труби на 90° в устрої для розкатки між одноклітьовими станами подовжньої прокатки, що визначає високий рівень поперечної різностінності і різнодіаметренності труб (дивися, наприклад, книгу: В.Н. Данченко, А.В. Чус. «Продольная прокатка труб». Москва, Металлургия, 1984, стор.45-46); - властивої станам гвинтової прокатки на оправці хвилеподібної зміни діаметра і товщини стінки по довжині труби (дивися, наприклад, книгу: Ю.Г. Гуляев, М.З. Володарский, О.И. Лев та ін. Повышение точности и качества труб. Москва, Ме таллургия, 1992, мал.45). До недоліків трубопрокатного агрегату відповідно аналогу можна також однести: - мале сумарне обтиснення по стінці гільзи устроєм для розкатки порожнистої гільзи в тр убу чорнового розміру, що обмежує товщину стінки ST труб, що прокатуються, розміром ST≤5-6мм (дивися, наприклад, статтю: В.К. Позументщиков, В.В. Перчаник, Н.Ю. Гуляева. Продольная прокатка труб в круглом калибре с деформацией за линией центров валков. Теория и практика металлургии, 2002, №1, стор.45) і, відповідно, обмежує сортамент труб, що прокатуються, верхньою межею співвідношень діаметра DT і товщини стінки ST труби в межах DT < 28 ¸ 30 ST ; - утворення на внутрішній поверхні труб характерних дефектів у вигляді поздовжніх рисок (дивися, наприклад, статтю: В.Н. Данченко. Проблемы повышения качества труб. Труды четвертого конгресса прокатчиков. Москва, Черметинформация, 2002, стор.13-16). Найбільш близьким до заявляемого є трубопрокатний агрегат, переважно для виготовлення безшовних гарячедеформованих тр уб із заготовки круглого поперечного перетину, що містить нагрівальний устрій, устрій для прошивки заготовки в порожнисту гільзу, устрій для розкатки гільзи в трубу чорнового розміру, що містить послідовно розташовані двоклітьовий блок безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці і розкатну машину гвинтової прокатки на оправці, і устрій для калібрування труби чорнового розміру в тр убу чистового розміру, що виконано у виді стана безперервної поздовжньої безоправочної прокатки (дивися, наприклад, книгу: В.Н. Данченко, А.В. Чус. «Продольная прокатка труб». Москва, Металлургия, 1984, стор.44, другий абзац знизу). Використання трубопрокатного агрегату для виготовлення безшовних гарячедеформованих труб із заготовки круглого поперечного перетину, що описаний у прототипі, дозволяє знизити поперечну різностінність і різнодіаметренність труб у порівнянні з аналогом унаслідок забезпечення точного влучення ділянок труби, деформованих у зонах вип усків калібру першої кліті, у зони вершин калібру другої кліті двоклітьового блока безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці. Інші недоліки трубопрокатного агрегату відповідно до аналогу (хвилеподібна зміна розмірів діаметра і товщини стінки по довжині труби, відносно мале DT значення показника S T труб, що можливо прокатувати, поява поздовжніх рисок на внутрішній поверхні труб) залишаються властивими і трубопрокатному агрегату відповідно до прототипу. В основу винаходу поставлена задача розширити сортамент продукції, що виготовляється на агрегаті, за DT рахунок збільшення співвідношення S T труб, що прокатуються, та підвищити точність готової продукції за рахунок зменшення (усунення) хвилеподібної зміни (коливання) величин діаметра та товщини стінки по довжині труби. Додатково заявляємий винахід має задачу підвищити якість внутрішньої поверхні труб, що прокатуються, за рахунок усунення дефектів у вигляді поздовжніх рисок на внутрішній поверхні труби. Поставлена перед винаходом задача вирішується тим, що відомий трубопрокатний агрегат, переважно для виготовлення безшовних гарячедеформованих труб із заготовки круглого поперечного перетину, що містить нагрівальний устрій, устрій для прошивки заготовки в порожнисту гільзу, устрій для розкатки гільзи в тр убу чорнового розміру, що містить двоклітьовий блок безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці, і устрій для калібрування труби чорнового розміру в трубу чистового розміру, що виконано у виді стана безперервної поздовжньої безоправочної прокатки, за нагрівальним устроєм обладнано обтиснюючим устроєм для деформації заготовки по діаметру, виконаним у виді стана гвинтової прокатки, а за двоклітьовим блоком безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці обладнано розкатною машиною, виконаною у виді двоклітьового стана безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці. Загальними ознаками найбільш близького та заявляємого агрегатів, переважно для виготовлення безшовних гарячедеформованих труб із заготовки круглого поперечного перетину, є те, що вони містять нагрівальний устрій, устрій для прошивки заготовки в порожнисту гільзу, устрій для розкатки гільзи в тр убу чорнового розміру, що містить двоклітьовий блок безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці, і устрій для калібрування труби чорнового розміру в трубу чистового розміру, виконаний у виді стана безперервної поздовжньої безоправочної прокатки. Відрізняючи ознаки заявляємого трубопрокатного агрегату, переважно для виготовлення безшовних гарячедеформованих тр уб із заготовки круглого поперечного перетину, є в тому, що за нагрівальним устроєм агрегат обладнано обтиснюючим устроєм для деформації заготовки по діаметру, виконаним у виді стана гвинтової прокатки, а за двоклітьовим блоком безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці агрегат обладнано розкатною машиною, виконаною у виді двоклітьового стана безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці. Трубопрокатний агрегат поясняється кресленням. На кресленні показано план розташування обладнання трубопрокатного агрегату: 1 - нагрівальний устрій; 2 - обтиснюючий устрій для деформації заготовки по діаметру, виконаний у виді стана гвинтової прокатки; 3 - устрій для прошивки заготовки в порожнисту гільзу; 4 - устрій для розкатки гільзи в тр убу чорнового розміру, що містить двоклітьовий блок безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці; 5 - розкатна машина, виконана у виді двоклітьового стана безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці; 6 - устрій для калібрування труби чорнового розміру в трубу чистового розміру, що виконано у виді стана безперервної поздовжньої безоправочної прокатки. Трубопрокатний агрегат працює наступним чином Безперервнолита, катана або кована заготовка круглого профілю нагрівається в нагрівальному устрої (кільцевій печі) 1 до температури гарячої деформації і подається до обжимного устрою 2 (виконаному у виді двоабо тривалкового стана гвинтової прокатки), де здійснюється обтиснення заготовки по діаметру, що забезпечує L m= 0 L ,L L1 розмір деформації витяжки (тут 0 1 - довжина заготовки або труби до деформації і після деформації , відповідно, м) у межах m = 1 05 ¸ 1,35 . Обтисн ута в обжимному устрої 2 заготовка подається до устрою для прошивки 3, виконаному у виді одного або двох послідовно розташованих дво- або тривалкових прошивних станів гвинтової прокатки і деформується в порожнисту гільзу з загальним коефіцієнтом витяжки m = 2,0 ¸ 5,5 . Порожниста гільза поступає в устрій 4 для розкатки гільзи в трубу чорнового розміру, що містить двоклітьовий блок безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці, і деформується в ньому з витяжкою m y = I m m mII m = 110 ¸ 1 80 . При цьому співвідношення , , витяжок в першій ( I ) та другій ( II ) клітях двоклітьового блоку безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці устрою 4 для розкатки гільзи в тр убу , чорнового розміру становить величину в межах y = 11 ¸ 1,6 . Труба чорнового розміру задається в розкатну машину 5, виконану у виді двоклітьового стана безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній m y = I m mII оправці, де деформується з витяжкою m = 1,002 ¸ 1,040 . При цьому співвідношення витяжок в першій ( I ) та другій ( mII ) клітях двоклітьового блоку безперервної поздовжньої прокатки розкатної машини 5 становить , , величину в межах y = 1 0015 ¸ 1 0040 . Після деформації в обкатній машині 5 трубу транспортують до устрою 6 для калібрування труби чорнового розміру в трубу чистового розміру, що виконано у виді стана безперервної поздовжньої безоправочної прокатки, кількість клітей в котрому може становити 4-15. В устрої 6 чорнова труба , деформується з витяжкою m = 1,01 ¸ 112 і набуває розмірів чистової труби. Наявність в заявляємому агрегаті розкатної машини 5, що виконана у виді двоклітьового стана безперервної поздовжньої прокатки на рухомій утримуваній оправці, замість розкатної машини гвинтової прокатки на оправці, що має місце у агрегаті відповідно до аналогу та прототипу, дозволяє підвищити точність готової продукції за рахунок зменшення (усунення) хвилеподібної зміни (коливання) величин діаметра та товщини стінки по довжині труби та усунути дефекти у вигляді поздовжніх рисок на внутрішній поверхні чистової тр уби. Порівняння відомих (аналог та прототип) та заявляемого трубопрокатних агрегатів з точки зору максимально DT можливого співвідношення S T труб, що прокатуються, здійснювали відомим методом математичного моделювання (дивися, наприклад, статтю: Б.Н. Матвеев, Л.А. Никитина. Новые зарубежные разработки в области производства горячекатаных труб. Бюллетень научно-технической и экономической информации «Черная металлургия», 2002, №12, стор.13). Як показують розрахунки, використання заявляємого агрегату дозволить DT £ 47 ¸ 48 виготовляти труби із співвідношенням ST , що в 1,57-1,71 разів перевищує аналогічний показник труб, що прокатуються з використанням відомих агрегатів. 1 Розкатні машини гвинтової прокатки на оправці також називають обкатними машинами або ріллинг-станами (дивися, наприклад, книгу Ф А Данилов, А 3 Глейберг, В Г Балакин Горячая прокатка и прессование труб. Москва, Металлургия, 1972, стор 206).