Спосіб безперервної поздовжньої прокатки труб в багатоклітьовому стані на циліндричній оправці

Спосіб безперервної поздовжньої прокатки труб в багатоклітьовому стані на циліндричній оправці, що включає деформацію гільзи в ряді послідовно розташованих калібрів, перші з яких в напрямку прокатки мають овальну форму, що характеризується радіусом ( R ) та ексцентриситетом радіусу ( e ), причому ексцентриситет радіусу калібрів зменшується в напрямку прокатки, який відрізняється тим, що додатково задають ексцентриситет радіусу ( e1 ) першого калібру в залежності Винахід відноситься до способів обробки металів тиском і може бути використаний на багатоклітинних станах при безперервній прокатці на циліндричній оправці безшовних труб з чорних та кольорових металів як в холодному, так і в гарячому стані. Відомий спосіб безперервної поздовжньої прокатки труб в багатоклітинному стані на циліндричній оправці, що включає деформацію заготовкигільзи в ряді послідовно розташованих калібрів, з котрих перші чотири в напрямку ходи прокатки мають форму кола з випусками, що виконані трьома зв'язаними радіусами (дивися, наприклад, статтю: Г.И.Гуляев и др. Исследование и освоение нового непрерывного стана для прокатки труб на длинной оправке. Збірник наукових праць "Обработка металлов давлением", №LVIII, M., Металлургия, 1972, стор.137, другий абзац знизу, рис. 2а аналог №1). Недолік способу прокатки відповідно аналога №1 полягає в тому, що при його використанні суттєво обмежені деформації в кожному калібрі та від зовнішнього діаметру гільзи ( D0 ), а ексцентриситет радіусу кожного наступного овального калібру ( ei ) визначають в залежності від загальної кількості овальних калібрів ( No ) у відповідності до співвідношення: (b 1)(No 1 i) еі е1 logb 1 , No де ei - ексцентриситет калібру з поточним номе e1 (0,030,04) D0 - ексцентриситет першого калібру, мм; D0 - зовнішній діаметр гільзи, мм; b (0,9...1,1) радіусу S0 ; D0 (19) UA (11) S0 - товщина стінки гільзи, мм. 92242 No - загальна кількість овальних калібрів; (13) C2 ром i , мм; i 2, 3, ,No ; 3 при цьому має місце переповнювання калібрів металом, що прокатується (дивися, наприклад, аналог №1, стор. 139). Обмеження деформацій значною мірою звужує сортамент продукції, що може бути вироблена на трубопрокатному агрегаті. Переповнення калібрів призводить до появи на трубах дефектів у вигляді так званих бунтів та підрізів. Наявність на трубах бунтів та підрізів призводить до підвищеної відбраківки готової продукції за вимогами технічних умов та стандартів, що знижує загальні економічні показники роботи трубовиготівельного агрегату. Відомий також спосіб безперервної поздовжньої прокатки труб в багатоклітинному стані на циліндричній оправці, що включає деформацію заготовки-гільзи в ряді послідовно розташованих калібрів, з котрих перші два в напрямку ходи прокатки мають форму овалу, форма якого характеризується радіусом (R) та ексцентриситетом радіусу (e), причому ексцентриситет радіусу калібрів зменшується в напрямку ходи прокатки (дивися, наприклад, книгу: Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин. Горячая прокатка и прессование труб. М., Металлургия, 1972, рис.118, табл.35 аналог №2). Використання способу прокатки відповідно аналогу №2 дозволяє декілька підвищити деформації в кожному калібрі в порівнянні із способом відповідно аналогу №1 та, відповідно, розширити сортамент продукції, що виробляється. Недолік способу відповідно аналога №2 полягає в тому, що при його використанні не усувається можливість появи бунтів та підрізів і відбраківка труб залишається на відносно високому рівні. Найбільш близьким за технічною суттю до заявляемого (прототип) є спосіб безперервної поздовжньої прокатки труб в багатоклітинному стані на циліндричній оправці, що включає деформацію гільзи в ряді послідовно розташованих калібрів, з котрих три-чотири перші в напрямку ходи прокатки мають овальну форму, що характеризується радіусом (R) та ексцентриситетом радіусу (є), причому ексцентриситет радіусу калібрів зменшується в напрямку ходи прокатки (дивися, наприклад статтю: Г.Пфайфер. Косовалковые и непрерывные трубопрокатные станы. Сборник "Производство труб". М., Металлургия, 1980, стор. 49, перший абзац зверху). Використання способу прокатки відповідно прототипу дозволяє значною мірою підвищити деформації в кожному калібрі безперервного стана, що дозволяє суттєво розширити сортамент продукції, що виготовляється на трубопрокатному агрегаті. Недолік способу прокатки відповідно прототипу полягає в тому, що при його використанні залишається досить висока ймовірність появи на трубах "відбраковочних" дефектів у вигляді підрізів та бунтів. Цей недолік обумовлено тим, що параметри калібрів не зв'язані з параметрами заготовки-гільзи, що деформується. В наслідок цього не забезпечуються оптимальні параметри пластичної формозміни заготовки (не забезпечується переважна пластична теча металу в напрямкупрокатки), відбувається переповнення калібрів металом, що 92242 4 спричиняє затікання останнього в зазори між валками і призводить до утворення підрізів та бунтів на трубах. В основу винаходу поставлена задача створити спосіб безперервної поздовжньої прокатки труб в багатоклітинному стані на циліндричній оправці, котрий забезпечить підвищення якості готових труб внаслідок переважної пластичної течі металу в напрямку прокатки, усунення переповнення калібрів металом, затікання останнього в зазори між валкам та утворення підрізів та бунтів на трубах. Реалізація поставленої задачі здійснюється шляхом вибору параметрів калібрів відповідно до розмірів заготовки-гільзи (її зовнішнього діаметра Do та співвідношення товщини стінки гільзи So до зовнішнього діаметра Z)o), що деформується, та загальної кількості овальних калібрів (No). Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі безперервної поздовжньої прокатки труб в багатоклітинному стані на циліндричній оправці, що включає деформацію гільзи в ряді послідовно розташованих калібрів, з котрих перші в напрямку ходи прокатки мають овальну форму, що характеризується радіусом (R) та ексцентриситетом радіусу (e), причому ексцентриситет радіусу калібрів зменшується в напрямку ходи прокатки, додатково задають ексцентриситет радіусу першого калібру (e1) в залежності від зовнішнього діаметру гільзи (Do), a ексцентриситет радіусу кожного наступного овального калібру (еi) визначають в залежності від загальної кількості овальних калібрів (No) у відповідності до співвідношення (b 1)(No 1 i) еі е1 log 1 (1) No де еі - ексцентриситет калібру з поточним номером і, мм; і= 1, 2, ... , N -1, N - поточний номер калібру, рахуючи за і = 1 перший в напрямку ходи прокатки калібр; е1 = (0,03...0,04)∙Do - ексцентриситет радіусу першого калібру, мм; N - загальна кількість калібрів в багатоклітинному стані безперервної прокатки; Do - зовнішній діаметр гільзи, мм; S b (0,9...1,1) o ; Do No - загальна кількість овальних калібрів; So - товщина стінки гільзи, мм. Загальними ознаками найбільш близького (прототип) та заявляемого способів є те, що безперервна поздовжня прокатка труб в багатоклітинному стані на циліндричній оправці включає деформацію гільзи в ряді послідовно розташованих калібрів, з котрих перші в напрямку ходи прокатки мають овальну форму, яка характеризується радіусом (R) та ексцентриситетом радіусу (е), причому ексцентриситет радіусу калібрів зменшується в напрямку ходи прокатки. Відрізняючи ознаки заявляемого способу від способу-прототипу є в тому, що додатково задають ексцентриситет радіусу першого калібру (е1) в залежності від зовнішнього діаметру гільзи (Do), а ексцентриситет радіусу кожного наступного овального калібру (eі) визначають в залежності від 5 92242 загальної кількості овальних калібрів (N0) y відповідності до співвідношення (1). Суть заявляемого винаходу не слідує явним чином для спеціаліста з відомого рівня техніки. Сукупність ознак, що характеризують відоме рішення, не забезпечує досягнення нових властивостей і тільки наявність відрізняючих ознак винаходу дозволяє одержати нові властивості, новий більш високий технічний результат. Отже, технічне рішення, що пропонується в якості винаходу, відповідає критерію "Винахідницький рівень". За наявними у заявника і авторів відомостями сукупність ознак, що пропонується і характеризує сутність винаходу, невідома із сучасного рівня техніки. Отже, винахід відповідає критерію "Новизна". Мета винаходу досягається за рахунок того, що при визначенні геометричних розмірів перших в напрямку ходи прокатки калібрів враховуються такі фактори як: - зовнішній діаметр Do гільзи, що деформується; - загальна кількість No овальних калібрів; S - співвідношення o товщини стінки So до зоDo внішнього діаметра Do гільзи, що деформується. Факт можливості підвищення якості готових труб за рахунок створення умов для переважної пластичної течі металу в напрямку прокатки, що забезпечує усунення переповнення калібрів металом, перешкоджає затіканню метала в зазори між валкам та запобігає утворенню підрізів та бунтів на трубах в разі використання способу прокатки, що заявляється в якості винаходу, підтверджено теоретичними розрахунками та експериментальними дослідженнями. Аналітичні дослідження виконано на базі відомого метода "напруги поперечного перетину" (дивися, наприклад, книгу: П.Т. Емельяненко. Пильгерстаны. Харьков: ОНТИ НКТП, 1937. Стор. 87-91). Експериментальні дослідження здійснювали в умовах багатоклітинного стана безперервної поздовжньої прокатки труб трубопрокатного агрегату (ТПА) "30-102". Таким чином, запропонований винахід відповідає критерію "Корисність". Спосіб пояснюється графічно. На рисунку наведено графіки залежностей еі = f(i) ексцентриситетів радіусів калібрів et від поточного номеру кліті і в разі виготовлення труб відповідно заявляемого способу (лінія 1) та способу - прототипу (лінія 2). і Μі 1 1,395 2 1,541 3 1,513 4 1,510 У відповідності до вищенаведених принципів, калібри з поточними номерами і=1÷4 (в яких часткова деформація μі>1,25) запроектували и виготовили овальної форми (No =4). Співвідношення (1) для конкретних умов прокатки мало вигляд (b 1)(5 i) еі е1 logb 1 (3) 4 де е1=0,037∙D0=6,0 MM; b S0 D0 0,123. 6 Заявляємий спосіб здійснюється таким чином. До здійснення процесу деформації заготовки в багатоклітинному стані безперервної прокатки визначаються з розмірами заготовки (зовнішнім діаметром Do та товщиною стінки So). Розміри заготовки повинні бути такими, щоб при виготовленні труби потрібного розміру (з зовнішнім діаметром Dt та товщиною стінки St) сумарна деформація So (Do So ) в багатоклітинному стані не пеS t (Dt S t ) ревищила припустимої величини, яка визначається потужністю приводу стана та пластичними властивостями металу, що деформується. Після цього розподіляють сумарну деформацію μ∑ між калібрами багатоклітинного стану у відповідності до співвідношення N п (2) i i 1 де μі, - часткова деформація заготовки в калібрі, що має поточний номер і. Загальна кількість калібрів N є величиною, що визначається конструкцією стана. Відповідно до прийнятого закону μі=f(i) розподілу часткових деформацій між калібрами багатоклітинного стана визначаються з кількістю No калібрів, що повинні мати овальну форму. При цьому використовують емпіричну залежність, у відповідності до котрої є сенс використовувати калібри овальної форми в тому разі, коли виконується умова μі>1,25. Далі обчислюють величини е1 та b, що входять до співвідношення (1), після чого обчислюють величини ексцентриситетів радіусів є. овальних калібрів у відповідності до цього співвідношення. У відповідності до обчислених величин ei проектують та виготовляють калібри безперервного стана, що мають здійснювати деформацію заготовки розміром DoxSo при виготовленні труби розміром DtxSt. Приклад конкретного застосування способу. Спосіб, який пропонується в якості винаходу, апробовано в промислових умовах на дев'ятиклітьовому стані (N=9) при виготовленні труб по маршруту DoxSo→DtxSt =162,0x20,0→122,8x3,0 мм. Сумарна деформація становила μ∑=7,9. З технологічних міркувань було прийнято наступний розподіл деформацій між калібрами стана: 5 1,195 6 1,227 7 1,120 8 0,993 9 0,988 Величини еi, визначені відповідно співвідношення (3), наведені на графіку (фіг. 1, лінія 7). Для порівняння труби по вищенаведеному маршруту виготовляли і з використанням способу - прототипу. Величини еі для цього випадку наведені на графіку (фіг. 1, лінія 2). Встановлено, що, в разі виготовлення труб з використанням способу - прототипу, 0,7 % від прокатаних труб мали дефекти у вигляді бунтів та підрізів. В разі використання заявляемого способу дефекти на прокатаних трубах були відсутні. 7 92242 Таким чином, дослідження в промислових умовах показують, що пропонує-мий спосіб відпо Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 8 відає критеріям "Промислова придатність" та "Корисність". Підписне Тираж 26 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