Спосіб холодної періодичної прокатки труб з нержавіючої сталі

Спосіб холодної періодичної прокатки труб з нержавіючої сталі на станах ХПТ, що включає обтискання заготовки по діаметру на ділянці вільного редукування, наступне за ним обтискання заготовки на конічній оправці по діаметру з одночасним обтисканням по товщині стінки, потовщеної від загального обтискання заготовки по діаметру, з подальшим калібруванням готової труби, який відрізняється тим, що прокатку здійснюють із заготовки з товщиною стінки, меншою товщини стінки готової труби, а обтискання по товщині стінки складає 20÷80% сумарного її потовщення від загального обтискання заготовки по діаметру. Винахід відноситься до області обробки металів тиском, зокрема холодної прокатки труб і може бути використаний при виготовленні труб з нержавіючої сталі на станах холодної прокатки труб (ХПТ). Відомий спосіб холодної періодичної прокатки труб з нержавіючої сталі на станах ХПТ [1], що включає обтискання робочого конуса, який складається з ділянок вільного редукування, де відбувається деформація труби з потовщенням стінки до 13% від товщини стінки заготівки, що забезпечує допустиму глибину складок на внутрішній поверхні труб готового розміру, і ділянки обтискання труби на конічній оправці з коефіцієнтом обтискання товщини стінки tзtт > 1 (тут, tз і tт - товщина стінки заготівки і готової труби). Вказаний спосіб не забезпечує зменшення відносної різностінності труб готового розміру в порівнянні з її значенням на заготівці. Відомо [2], що зменшення різностінності відбувається в результаті різних умов безоправочної деформації частин поперечного перетину труби з тонкою і товстою стінкою. В період обтискання труби на оправці кожен миттєвий осередок деформації складається з ділянки безоправочної деформації і ділянки обтискання стінки на оправці. Тому зменшення різностінності відбувається не тільки на ділянці вільного редукування, але і на ділянці обтискання труби на оправці. При обтисканні товщини стінки відносна деформація по периметру поперечного перетину приблизно однакова. У зв'язку з цим, не дивлячись на зменшення абсолютної різностінності, відносна величина її не змінюється. При безоправочній деформації зменшення відносної різностінності відбувається як за рахунок переважного відносного потовщення тонкої частини поперечного перетину, так і за рахунок загального потовщення стінки [2]. Недоліком способу (аналога) є те, що при допустимій глибині складок на внутрішній поверхні труб, він не забезпечує зниження відносної різностінності при відношенні Із tзtт > 1. Найбільш близьким по технічній суті (прототип) до пропонованого є [3] спосіб холодної періодичної прокатки труб з нержавіючої сталі на станах ХПТ, що включає ділянку вільного редукування і обтискову ділянку, в якій відбувається обтискання по діаметру і товщині стінки на оправці на величину потовщення її на ділянці вільного редукування і в обтисковій ділянці. (19) UA (11) 86256 (13) C2 (21) a200703172 (22) 26.03.2007 (24) 10.04.2009 (46) 10.04.2009, Бюл.№ 7, 2009 р. (72) ХАНІН МАРКО ІСААКОВИЧ, UA, КЕКУХ СЕРГІЙ СТАНІСЛАВОВИЧ, UA, КЕКУХ СТАНІСЛАВ МИКОЛАЙОВИЧ, UA, КУЧЕРЕНКО ВАЛЕР`ЯН РОМАНОВИЧ, UA, ХАУСТОВ ГЕОРГІЙ ЙОСИПОВИЧ, UA, КУЧЕРСЬКИЙ ВІКТОР ПЕТРОВИЧ, UA, ЧИГИРИНСЬКИЙ РОМАН ЮРІЙОВИЧ, UA (73) КЕКУХ СТАНІСЛАВ МИКОЛАЙОВИЧ, UA (56) UA 31587 A, 15.12.2000 RU 2150342 C1, 10.06.2000 JP 62064410 A , 23.03.1987 JP 56168902 A, 25.12.1981 JP 10249410 A, 22.09.1998 Причины повышения относительной разностенности при механической обработке труб и способ ее 3 Недоліком способу є те, що товщина стінки труби після прокатки рівна товщині стінки заготівки, при цьому відношення tзtт = 1, що не забезпечує інтенсивне зниження відносної різностінності при допустимій глибині складок на внутрішній поверхні. У основу винаходу поставлено завдання удосконалення способу холодної періодичної прокатки труб з нержавіючої сталі, в якому при допустимій глибині складок на внутрішній поверхні труб відношення tзtт з урахуванням потовщення стінки менше 1 внаслідок чого інтенсивно знижується відносна різностінність Поставлене технічне завдання вирішується тим, що в способі холодної періодичної прокатки труб з нержавіючої сталі на станах ХПТ, що включає вільне редукування по діаметру, та наступне за ним одночасно обтискання діаметра і потовщеної величини стінки від загального обтискання труби по діаметру з подальшим калібруванням, прокатка здійснюється із заготівки з товщиною стінки менше товщини стінки готової труби, а обтискання потовщеної величини стінки складає 2080% сумарного її потовщення від загального обтискання труби по діаметру, при цьому відношення tзtт < 1. Відомо [4], що потовщення стінки труби, яке виникає в процесі редукування визначається виразом: Dtp=(0.7-0.8) tз (Dз – Dт) /Dт (1) де, Dз і Dт - зовнішні діаметри заготівки і готової труби, мм. Отже, при однакових обтисканнях по діаметру (Dз – Dт), потовщення стінки прямопропорціональне її початковій величині, тобто товщині стінки заготівки. При цьому відносні величини обтискань потовщеної стінки (tз + Dtp)/tз на тонкостінних і товстостінних трубах повинні бути спільномірні між собою, оскільки абсолютна величина потовщення на товстостінних трубах завжди більша ніж на тонкостінних. При меншому 80% обтисканні потовщеної стінки товстостінних труб і меншому 20% тонкостінних труб глибина складок на внутрішній їх поверхні перевищить допустиме значення, а при більшому 80% обтисканні потовщеної стінки товстостінних і більшому 20% тонкостінних труб втрачається ефект заявленого способу. Суть запропонованого способу полягає у визначенні раціонального з точки зору досягнення необхідного технічного результату, допустимого обтискання на оправці потовщеної стінки в зоні вільного редукування і на обтисковій ділянці, коефіцієнта обтискання товщини стінки з урахуванням її потовщення, як найбільш істотних чинників, що впливають на технічний результат. На фігурі представлені подовжні профілі прокатного інструменту, які ілюструють пропонований спосіб прокатки. Розгортки ручаїв калібрів і оправки, подовжні профілі яких можуть виконуватися по заданому калібруванню (з прямолінійною або з криволінійною подовжньої твірної оправки ), утворюють прокатну кільцеву щілину. Характерною особливістю робочих профілів ручаїв калібрів і оправки для здійснення запропонованого способу який являє собою те, що деформація труби відбу 86256 4 вається в кільцевій щілині, яка розширюється (по ходу прокатки), при одночасному зменшенні зовнішнього і внутрішнього діаметрів. Ступінь розширення профілів визначається величиною різниці обтискання зовнішнього і внутрішнього діаметрів труби. В процесі прокатки за запропонованим способом заготівка 1 поступає у осередок деформації, де обтискаєтья ручаями калібрів 2 на ділянці вільного редукування 3, потім деформується по зовнішньому (Dз) і внутрішньому (dз) діаметрах з одночасним обтисканням стінки заготівки (tз) на оправці 4 в обтисковій ділянці 5. Дане обтискання здійснюється по довжині обтискової ділянки в кільцевій щілині, що розширюється, яка одночасно зменшується по внутрішньому і зовнішньому діаметрах. Подальше калібрування готової труби 6 на ділянці 7 завершує операції обробного характеру. Здійснення способу починається з вибору маршруту прокатки. Як правило, завдання полягає в тому що необхідно одержати труби заданими розмірами Dt x tT. Спочатку вибирають зовнішній діаметр заготівки (D3) потім розраховують необхідну товщину стінки заготівки по формулі: t3=tт Dз /[Dз + (0.14 - 0.64)(Dз – Dт)], (2) де, менше значення коефіцієнта, рівне 0.14, призначається при прокаткі тонкостінних труб, а більше значення коефіцієнта рівного 0.64 призначається при прокаткі товстостінних труб. Проміжні значення коефіцієнтів призначаються для труб з середньою товщиною стінки. Товщина стінки tx по довжині обтискової ділянки визначається по залежності: tx =tз + [(0.14 ч 0.64) tз (Dз – Dx)/ Dз], (3) де, Dx - поточне значення діаметра по довжині обтискової ділянки, мм. В кінці обтискової ділянки tx = tт, а відношення tз/tт < 1. За всіх інших рівних умов інтенсивність зниження відносної різностінності початкової заготівки на готових трубах пропорційна відношенню tз/tт. Чим менше відношення Із /tr, тим більше зменшується відносна різностінність Приклад: Вибирають маршрут прокатки для розміру 70х10,5мм (Dт х tт) з прийнятим в практиці виробництва для цього розміру діаметром заготівки (Dз) складовим 95мм; потім для пропонованого способу визначають товщину стінки заготівки (tз) по залежності (2): t3=tт Dз /[Dз + (0.14 - 0.64)-(Dз – Dт)] = 10.595/[95+(95-70) -0.5]=9.279мм З розрахованою товщиною стінки заготівки проведено порівняльне прокатування на стані ХПТ 75 труб розміром 70х10,5мм із сталі 12Х18Н10Т, по трьом варіантам: 1. За відомим способом і із застосуванням існуючої калібровки по маршруту: 95х14.5®70х10,5мм (аналог). 2. За способом, в якому обтискання по товщині стінки відбувається на величину потовщення її в зоні вільного редукування і в обтисковій дільниці із застосуванням існуючої калібровки по маршруту: 95х10.5®70х10,5мм (прототип). 5 86256 3. За пропонованим способом і із застосуванням калібровки, в якому обтискання по товщині стінки в обтисковій ділянці розподіляється згідно залежності (3) по маршруту: 95х9.3®70х10,5мм. 6 Початкова різностінність заготівки розміром 95х14.5 і 95х9.Змм була однаковою і складала 30%. Дані прокатки приводяться в таблиці. Таблиця Порівняльні дані прокатки і відносної різностінності труб розміром 70х10.5мм із сталі 12Х18Н10Т № варіантів 1 2 3 Число подвійних Коефіцієнт об- Відносна різностінність Лінійне зміщення ходів робочої Спосіб прокатки труб з урахуванням тиску товщини металу, мм клеті в хвилину, наведеної [5],% стінки п/хв. Аналог 1.380 30.3 Прототип 40 70 1.000 22.8 Запропонований 0.885 20.5 Як випливає з цих даних відносна різностінність труб прокатаних по 1 і 2 варіантам склала 30.3% і 22.8% відповідно, що перевищує необхідне значення (22.5%) технічних умов, а за пропонованим способом 20.5%, що не перевищує необхідне значення. Зниження на 7.5% відносної разностенності в порівнянні з аналогом і на 2.3% в порівнянні з прототипом обумовлено величиною коефіцієнта обтискання товщини стінки пропонованого способу, який < 1, а саме (9.3/10.5 =0.885). Частка потовщеної частини стінки готової труби склала (10.5/9.3-1)-100 = 12.9%, що не перевищує значення за умовами допустимої глибини складок на внутрішній поверхні труб. Пропонований спосіб дозволяє понизити відносну різностінність на трубах, прокатних із заготівки з підвищеною різностінністю, при дотриманні якісної внутрішньої поверхні і забезпечити виробництво труб із заготівок з товщиною стінок, меншої товщини стінки готової труби. Особливо ефективний запропонований спосіб при прокатці з горячедеформованих заготовок однопрохідних труб з обтисканням діаметру до 35%, при якому відносна різностінність практично не змінюється [2], а так само із заготівок тих, що піддаються попередньому розточуванню і обточу Комп’ютерна верстка Д. Шеверун ванню по внутрішній і зовнішній поверхнях, при яких додатково наводиться до 5-7% відносної різностінністі [3]. Джерела інформації: 1. Вдосконалення калібровки технологічного інструменту стану ХПТ / С.М. Кекух, Л.В. Тимошенко, і.М. Обух-Швець і ін. - Металургійна і гірничорудна промисловість - Дніпропетровськ: Промінь, 1982 №3, с. 31-32. 2. Зменшення різностінності холоднокатаних труб / Я.Л. Ваткін, В.Р. Кучеренко, Т.Й. Хаустов, і ін. - Сталь, 1970 №7. 3. Причини підвищення відносної різностінності при механічній обробці труб і спосіб її зниження/ С.В. Атанасов, М.И, Ханін, С.С. Кекух і ін. - Металургійна і гірничорудна промисловість. - Дніпропетровськ 2004 №6, с. 55-58. 4. Шевакін Ю.Ф. Калібрування і зусилля при холодній прокатці труб - М: Металургіздат 1963. 270с. 5. Дослідження різностінності труб при прокатці на станах ХПТ/ Г.Й. Хаустов, В.П. Кучерський, і ін. - Матеріали І республіканської конференції молодих учених - металургів. - Дніпропетровськ, 1969. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601