Спосіб безперервної поздовжньої прокатки труб в багатоклітьовому стані на оправці

Спосіб безперервної поздовжньої прокатки труб в багатоклітьовому стані, що полягає у послідовній деформації заготовки на оправці в ряді послідовно розташованих калібрів, утворених привідними валками, кутову швидкість ( ni ) яких в Винахід відноситься до способів обробки металів тиском і може бути використаний на багатоклітьових станах при безперервній прокатці на або оправці безшовних труб з чорних та кольорових металів як в холодному, так і в гарячому стані. При виготовленні труб на багатоклітьових станах безперервної прокатки із застосуванням опра вки кутову швидкість валків (ni) в кожній і-тій кліті стана визначають на підставі загальної залежності (дивися, наприклад, книгу: Ю.М.Матвеев, Я.Л.Ваткин. Калибровка валков и инструмента трубных станов. М., Металлургиздат, 1951. Стор. 281-283, формула 340) 3 Qi 1DK i 1 ni ni QiDKi w i 1 92241 (1) 1 4 VN ni N DKi wg g (6) g i 1 де nі - кутова швидкість валків в кліті з поточним номером і, 1/с; Qi, Qi+1 - площі поперечного перетину заготовки на виході із клітей з поточними номерами і та i+1 відповідно, м2; DKi, DK(i+1) - катаючі діаметри в клітях з поточними номерами i та i+1 відповідно, м; ni+1 - кутова швидкість валків в кліті з поточним номером i+1, 1/с; wi+1 - натяг в кліті з поточним номером i+1. Qi Враховуючи, що i 1 (тут i+1 - витяжка Qi 1 в кліті з поточним номером і+1), формулу (1) можна записати у наступному вигляді DK ( i ni DKi 1)ni 1 (2) i 1w i 1 Для останньої кліті стана з поточним номером i=N (тут N - загальна кількість клітей в багатоклітьовому стані) кутова швидкість валків визначається на підставі співвідношення VN DKN nN (3) де VN - швидкість труби на виході із стана, м/с; DKN - катаючий діаметр в останній кліті стана. З урахуванням співвідношення (3) рівняння (2) для обчислення кутової швидкості валків у передостанній кліті стана з поточним номером і=N-1 набуває наступного вигляду nN 1 VN DK (N (4) 1) Nw N де DK(N-1) - катаючий діаметр в кліті з поточним номером і=N-1, м; N, wN - відповідно витяжка та натяг в кліті з поточним номером і=N. Для кліті з поточним номером і=N-2 величина кутової швидкості валків визначається на підставі рівняння nN 2 DK (N 2) VN N 1w N 1 Nw N (5) де DK(N-1) - катаючий діаметр в кліті з поточним номером і=N-2, м; N-1, wN-1 - відповідно витяжка та натяг в кліті з поточним номером і=N-1. На підставі аналізу рівнянь (3)-(5) можна стверджувати, що загальний вигляд рівняння для визначення кутової швидкості валків (ni) в кліті з поточним номером i має вигляд де ni - кутова швидкість валків в кліті з поточнім номером i, 1/с; VN - швидкість труби на виході із стана, м/с; DKi - катаючий діаметр в кліті з поточним номером і, м; g=і+1, ... , N - поточний номер клітей, що розташовані в напрямку прокатки за кліттю з поточним номером і; N - загальна кількість клітей багатоклітьового стана; wg - натяг в кліті з поточним номером g; g - витяжка в кліті з поточним номером g. Відомий спосіб безперервної поздовжньої прокатки труб в багатоклітьовому стані, що полягає у послідовній деформації заготовки на оправці в ряді послідовно розташованих калібрів, утворених привідними валками, кутову швидкість (ni) яких в кожній і-тій кліті стана визначають за математичною залежністю як функцію від катаючого діаметра валків (DKi) в і-тій кліті стана, швидкості (VN) труби на виході із стана, витяжки заготовки ( g), коефіцієнту натягу (wg) в кожній наступній g-тій кліті стана та загальної кількості (N) клітей багатоклітьового стана (дивися, наприклад, дивися, наприклад, книгу: Ю.М.Матвеев, Я.Л. Ваткин. Калибровка валков и инструмента трубных станов. М., Металлургиздат, 1951. Стор. 281-283, формула 340 з урахуванням вищенаведених перетворювань (2)-(6) - аналог №1). Недолік способу прокатки відповідно аналога №1 полягає в тому, що при його використанні застосовується значення величини катаючого діаметра, що є приблизним (дивися, наприклад, аналог №1, формула 338). Використовуючи приблизне значення катаючого діаметра, при обчисленні котрого не враховується тип калібру, його реальна форма та кількість валків, що утворюють калібр, природно, отримують значення кутових швидкостей ni, що не відповідають потрібним умовам прокати. В наслідок цього, по перше, часткові деформації в калібрах є суттєво обмеженими, що звужує сортамент продукції, що виготовляється на стані. По друге, при використанні способу відповідно аналога №1 має місце переповнювання калібрів металом, що прокатується (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, Μ., Металлургия, 1972, стор. 139). Цей факт призводить до того, що на прокатаних трубах можуть утворюватися дефекти 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 багатоклітьовому стані, що полягає у послідовній деформації заготовки на оправці в ряді послідовно розташованих калібрів, 5 92241 6 утворених привідними валками, кутову швидкість ра (дивися, наприклад, прототип, стор. 206-207, (ni) яких в кожній і-тій кліті стана визначають за формула 85, рис. 73). Використання способу проматематичною залежністю як функцію від катаюкатки відповідно прототипу дозволяє декілька підчого діаметра валків (DKi) в і-тій кліті стана, швидвищити часткові деформації та розширити сортакості (NN) труби на виході із стана, витяжки заготомент труб, що прокатуються в безперервному стані при використанні круглих калібрів з округлевки ( g) і коефіцієнту натягу (wg) в кожній наступній ним випуском, у порівнянні з аналогами №1 та №2. g-тій кліті стана та загальної кількості (N) клітей Недолік способу прокатки відповідно прототибагатоклітьового стана (дивися, наприклад, дивипу полягає в тому, що при його використанні зася, наприклад, підручник: Я.Л. Ваткин, Ю.Я. Ватлишається досить висока ймовірність появи на кин. Трубное производство. М., Металлургия, трубах "відбраковочних" дефектів у вигляді підрізів 1970. Стор. 169-170, формула 172 з урахуванням та бунтів. Цей недолік обумовлено тим, що при вищенаведених перетворювань (2)-(6) - аналог обчисленні кутових швидкостей валків ni не врахо№2). вується реальна форма калібрів (тобто закон зміПри використанні способу відповідно аналога ни діаметра валка по периметру калібру) та кіль№2 значення катаючого діаметра є таким, що закість валків, що утворюють калібр. В наслідок лежить від типу калібру. В залежності від типу кацього не забезпечуються оптимальні параметри лібру (круглий калібр з прямим випуском або овапластичної формозміни заготовки (не забезпечульний калібр) отримують різні значення катаючого ється переважна пластична теча металу в напрядіаметра (дивися, наприклад, аналог №2, стор. мку прокатки), відбувається переповнення калібрів 169, третя формула зверху, рис. 59). Використанметалом, що спричиняє затікання останнього в ня способу прокатки відповідно аналога №2 дозазори між валками і призводить до утворення зволяє декілька підвищити часткові деформації та підрізів та бунтів на трубах. Наявність на трубах розширити сортамент труб, що прокатуються в бунтів та підрізів призводить до підвищеної відббезперервному стані при використанні круглих раківки готової продукції за вимогами технічних калібрів з прямими випусками або овальних калібумов та стандартів, що знижує загальні економічні рів, у порівнянні з аналогом №1. показники роботи трубовиготівельного агрегату. Недолік способу прокатки відповідно аналога В основу винаходу поставлена задача створи№2 полягає в тому, що при його використанні зати спосіб безперервної поздовжньої прокатки труб лишається досить висока ймовірність появи на в багатоклітинному стані на оправці, котрий забезтрубах "відбраковочних" дефектів у вигляді підрізів печить підвищення якості готових труб внаслідок та бунтів. Цей недолік обумовлено тим, що при переважної пластичної течі металу в напрямку обчисленні кутових швидкостей валків ni не врахопрокатки, усунення переповнення калібрів метавується реальна форма калібрів (тобто закон змілом, затікання останнього в зазори між валкам та ни діаметра валка по периметру калібру) та кільутворення підрізів та бунтів на трубах. Реалізація кість валків, що утворюють калібр. Внаслідок цього поставленої задачі здійснюється шляхом вибору не забезпечуються оптимальні параметри пластишвидкісного режиму прокатки (тобто кутових швичної формозміни заготовки (не забезпечується дкостей валків ni в кожній і-тій кліті стана) в залежпереважна пластична теча металу в напрямку ності від закону зміни діаметра валка (DBi) по пепрокатки), відбувається переповнення калібрів риметру кожного калібру, кута зміщення центру металом, що спричиняє затікання останнього в зазори між валками і призводить до утворення ( i) кожного калібру та кількості валків (Ai), що підрізів та бунтів на трубах. утворюють кожний з калібрів. Найбільш близьким (прототип) за технічною Поставлена задача вирішується тим, що у вісуттю до способу, що заявляється в якості винадомому способі безперервної поздовжньої прокатходу, є спосіб безперервної поздовжньої прокатки ки труб в багатоклітьовому стані, що полягає у труб в багатоклітьовому стані, що полягає у посліпослідовній деформації заготовки на оправці в довній деформації заготовки на оправці в ряді поряді послідовно розташованих калібрів, утворених слідовно розташованих калібрів, утворених привіпривідними валками, кутову швидкість (ni) яких в дними валками, кутову швидкість (ni) яких в кожній кожній і-тій кліті стана визначають за математичі-тій кліті стана визначають за математичною заною залежністю як функцію від швидкості (VN) трулежністю як функцію від катаючого діаметра валків би на виході із стана, витяжки заготовки ( g) і кое(DKi) в i-тій кліті стана, швидкості (VN) труби на вифіцієнту натягу (wg) в кожній наступній кліті стана ході із стана, витяжки заготовки ( g) і коефіцієнту та загальної кількості (Ν) клітей багатоклітьового натягу (wg) в кожній наступній g-тій кліті стана та стана додатково задають закон зміни діаметра загальної кількості (N) клітей багатоклітьового ставалка (DBi) по периметру кожного калібру та кут на [дивися, наприклад, дивися, наприклад, книгу: зміщення центру ( i) кожного калібру, а кутову Ю.М. Матвеев, Я.Л. Ваткин. Калибровка инструшвидкість валків визначають в залежності від кільмента трубных станов. Издание 2-е. Μ., Металлуркості валків (Ai), що утворюють кожний з калібрів, у гия, 1970. Стор. 207, перша формула зверху з уравідповідності до співвідношення хуванням вищенаведених перетворювань (2)-(6)]. 1 При використанні способу відповідно прототиi пу значення катаючого діаметра є таким, що залеAi N жить від типу калібру. В залежності від типу каліб(7) ni VN DBid wg g i ру (круглий калібр з прямим випуском, круглий g i 1 Ai 0 калібр з округленим випуском або овальний калібр) отримують різні значення катаючого діамет 7 92241 8 лом, перешкоджає затіканню метала в зазори між де ni - кутова швидкість валків в кліті з поточвалкам та запобігає утворенню підрізів та бунтів нім номером і, 1/с; на трубах в разі використання способу прокатки, VN - швидкість труби на виході із стана, м/с; що заявляється в якості винаходу, підтверджено теоретичними розрахунками та експерименталь=3,14159; ними дослідженнями. Аналітичні дослідження виАi - кількість валків, що утворюють калібр кліті конано на базі відомого метода "напруги поперечз поточним номером і; ного перетину" (дивися, наприклад, книгу: П.Т. i - кут зміщення центру калібру з порядковим Емельяненко. Пильгерстаны. Харьков: ОНТИ номером і, радіан; НКТП, 1937. Стор. 87-91). Експериментальні досDBi=fj( ) - закон зміни діаметра валка по перилідження здійснювали в умовах багатоклітинного метру калібру з поточним номером i, м; стана безперервної поздовжньої прокатки труб - кут, що характеризує положення діаметра трубопрокатного агрегату (ТПА) "30-102". валка, радіан; Таким чином, запропонований винахід відповіg=i+1, ... , N - поточний номер клітей, що роздає критерію "Корисність". ташовані в напрямку прокатки за кліттю з поточСпосіб пояснюється графічно. На Фіг. наведеним номером і; но загальний вигляд двовалкового (А=2) калібру в N - загальна кількість клітей багатоклітьового площині, що є перпендикулярною напрямку поздостана; вжньої прокатки труби. Позначення на Фіг.: 1 wg - натяг в кліті з поточним номером g; привідні валки; 2 - калібри валків; О - центр калібg - витяжка в кліті з поточним номером g. ру; а - довільна точка на поверхні калібру; b - точка Загальними ознаками найбільш близького перетину поверхні калібру з поверхнею реборд (прототип) та заявляємого способів є те, що безвалків сс; - кут зміщення центру калібру; Dh перервна поздовжня прокатка труб в багатоклітьодіаметр валка в площині вершин валків; Db - діавому стані, що полягає у послідовній деформації метр валка в площині випусків валків; DB - діаметр заготовки на оправці в ряді послідовно розташовалка в довільному діаметральному перетині валваних калібрів, утворених привідними валками, ка, який змінюється від величини Dh до величини кутову швидкість (ni) яких в кожній i-тій кліті стана Db при зміні кута , що характеризує положення визначають за математичною залежністю як фундовільного діаметрального перетину валків, від кцію від швидкості (VN) труби на виході із стана, витяжки заготовки ( g) і коефіцієнту натягу (wg) в =0 до ; Η - висота калібру; В 2Оb кожній наступній кліті стана та загальної кількості A (N) клітей багатоклітьового стана. ширина калібру; rk Oa - довільний радіус калібВідрізняючи ознаки способу, що заявляється, H від способу-прототипу є в тому, що додатково зару, який змінюється від величини h до велидають закон зміни діаметра валка (DBi) по периме2 тру кожного калібру та кут зміщення центру ( i) B чини b при зміні кута від =0 до . кожного калібру, а кутову швидкість валків визна2 A чають в залежності від кількості валків (Ai), що Спосіб, що заявляється, здійснюється таким утворюють кожний з калібрів, у відповідності до чином. співвідношення (7). До здійснення процесу деформації заготовки в Суть винаходу, що заявляється, не слідує явбагатоклітинному стані безперервної прокатки ним чином для спеціаліста з відомого рівня технівизначаються з розмірами заготовки (зовнішнім ки. Сукупність ознак, що характеризують відоме діаметром D0 та товщиною стінки S0). Розміри зарішення, не забезпечує досягнення нових властиготовки повинні бути такими, щоб при виготовленні востей і тільки наявність відрізняючих ознак винатруби потрібного розміру (з зовнішнім діаметром Dt ходу дозволяє одержати нові властивості, новий та товщиною стінки St) сумарна деформація більш високий технічний результат. Отже, технічне So (Do So ) рішення, що пропонується в якості винаходу, відв багатоклітинному стані не пеSt (Dt St ) повідає критерію "Винахідницький рівень". За наявними у заявника і авторів відомостями сукупність ревищила припустимої величини, яка визначаєтьознак, що пропонується і характеризує сутність ся потужністю приводу стана та пластичними влавинаходу, невідома із сучасного рівня техніки. Отстивостями металу, що деформується. Після же, винахід відповідає критерію "Новизна". цього розподіляють сумарну деформацію між Мета винаходу досягається за рахунок того, калібрами багатоклітинного стану у відповідності що при визначенні кутових швидкостей (ni) привіддо співвідношення них валків в кожній і-тій кліті стана враховуються такі фактори як: N (8) - закон зміни діаметра валка (DBi) по периметi i 1 ру кожного калібру; - кут зміщення центру ( i) кожного калібру; де i - часткова деформація заготовки в каліб- кількість валків (Аi), що утворюють кожний з рі, що має поточний номер i. калібрів. Загальна кількість калібрів N та число валків Ai Факт можливості підвищення якості готових в кожній i-тій кліті є величинами, що визначаються труб за рахунок створення умов для переважної конструкцією стана. Відповідно до прийнятого запластичної течі металу в напрямку прокатки, що кону i=f(i) розподілу часткових деформацій між забезпечує усунення переповнення калібрів мета 9 92241 10 калібрами багатоклітинного стана визначаються нічні можливості приводу стана, визначаються щодо форми кожного і-того з калібрів (можна вивідповідно швидкості прокатки VN. Таким чином, бирати круглі калібри з прямим випуском, круглі всі величини, що входять в формулу (7), є визнакалібри з округленим випуском, овальні калібри, ченими і можна обчислити необхідну кутову швидабо калібри іншої форми у різних поєднаннях), кість ni валків в кожній і-тій кліті безперервного загальна кількість яких дорівнює N. При признастана для поздовжньої прокатки труб на оправці. ченні форми калібрів використовують практичний Приклад конкретного застосування способу. досвід. В залежності від формі калібру в кожній iСпосіб, який пропонується в якості винаходу, аптій кліті стана визначаються із математичним виробовано в промислових умовах на дев'ятиклітьовому стані (N=9) трубопрокатного агрегату «30разом залежності DBi=fi( ), що є законом зміни діа102» при виготовленні труб за маршрутом метра валка по периметру калібру з поточним номером і. Враховуючи практичний досвід D0 S0 Dt St=142,0 19,0 102,2 3,2 мм. Сумарна призначають величини натягів wg та кутів зміщендеформація становила =7,38. Параметри калібня центру калібру i в кожній кліті стана. Виходячи рів та розрахункові значення кутових швидкостей із необхідного темпу прокатки та враховуючи техвалків наведені в таблиці. Встановлено, що, в разі виготовлення труб з використанням способу - прототипу, 1,25% від прокатаних труб мали дефекти у вигляді бунтів та підрізів. В разі використання заявляємого способу дефекти на прокатаних трубах були відсутні. Таким чином, дослідження в промислових умовах показують, що пропонує-мий спосіб відповідає критеріям "Промислова придатність" та "Корисність". 11 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 92241 Підписне 12 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