Результат интеллектуальной деятельности: ОПРАВОЧНЫЙ УЗЕЛ НЕПРЕРЫВНОГО ТРУБОПРОКАТНОГО СТАНА

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к конструкциям внутреннего инструмента - оправкам непрерывного трубопрокатного стана.

Для осуществления прокатки труб на непрерывных станах используют плавающую или свободную оправку, которая вводится в раскатываемую толстостенную гильзу, перемещается совместно с трубой за пределы стана и извлекается из нее оправкоизвлекателем цепного типа. В этом случае оправка изготавливается монолитной, содержащей направляющий конус на переднем торце, цилиндрическую часть и хвостовую замковую часть в виде кольцевой проточки, за которую цепляется захват оправкоизвлекателя (Выдрин В.Н., Новиков А.Г. «Скорость и длина плавающей оправки при непрерывной прокатке труб». // Сборник «Производство сварных и бесшовных труб», Вып.III, М.: «Металлургия», 1965, - С.75, рис.2).

Использование плавающих монолитных оправок имеет несколько недостатков: ограничение прокатываемого сортамента (трубы диаметром более 152 мм с использованием таких оправок не производят) из-за увеличения их веса и возникновения неприемлемых динамических нагрузок на оборудование; необходимость размещения дополнительного оборудования в виде извлекателя; значительная температурная неравномерность раската по его длине, снижающая точность толщины стенки; пониженное качество внутренней поверхности труб.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является оправочный узел с управляемым перемещением в процессе прокатки, извлекаемый из трубы станом-извлекателем, расположенным на одной линии с непрерывным станом. оправочный узел состоит из трех частей: цилиндрической оправки с направляющим конусным участком на переднем торце, которая посредством ниппельного соединения задним торцом соединена с удлинителем, а последний таким же образом соединен с замковым хвостовиком с кольцевой проточкой для удержания оправочного узла в захвате во время прокатки (Чикалов С.Г., «Производство бесшовных труб из непрерывнолитой заготовки», Волгоград, Комитет по печати и информации, 1999, - С.269, рис.6.28).

Недостатком известной сборной конструкции является то, что в процессе прокатки износ оправки происходит на участке, прилегающем к переднему торцу, в то время как задняя часть оправки практически не изнашивается. Однако по достижению определенной толщины слоя поврежденности оправки она поступает на переточку со съемом металла по всей поверхности (помимо поврежденного переднего участка оправки перетачивается неизношенный и неповрежденный задний участок), что существенно снижает эксплуатационный ресурс оправки.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эксплуатационного ресурса за счет увеличения количества прокатанных труб на одной оправке до установленной нормы износа.

Поставленная задача решается за счет того, что в оправочном узле непрерывного трубопрокатного стана, включающем оправку, имеющую цилиндрическую и коническую части, с выполненным на торце цилиндрической части глухим резьбовым отверстием, и удлинитель, сочлененный с цилиндрической частью оправки при помощи ниппельного соединения, согласно изобретению, коническая часть оправки сочленена с цилиндрической частью идентичным соединением, для чего на торце цилиндрической части со стороны конической выполнено соосное глухое резьбовое отверстие, при этом оправка выполнена с возможностью попеременного сочленения торцев цилиндрической части с удлинителем и конической частью. Кроме того, коническая часть оправки сочленена с торцем цилиндрической части с зазором, а зазор между торцами цилиндрической и конической частей оправки заполнен жаростойким герметизирующим материалом.

Такое конструктивное выполнение оправочного узла позволяет существенно повысить эксплуатационный ресурс оправки за счет попеременного использования цилиндрической части оправки с обоих торцов и увеличения количества прокатанных труб на одной оправке.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен предлагаемый оправочный узел.

Оправочный узел содержит оправку, включающую цилиндрическую часть 1 и коническую часть 2, сочлененные между собой, удлинитель 3, при этом зазор α между торцами конической и цилиндрической частей оправки может быть заполнен жаростойким герметизирующим материалом 4. Оправочный узел сочленен с замковым хвостовиком 5 при помощи ниппельного соединения.

На обоих торцах цилиндрической части 1 оправки выполнены глухие резьбовые отверстия для ниппельного разборного соединения с конической частью 2 и удлинителем 3. Коническую часть 3 устанавливают на переднем торце оправочного узла. Резьбовые соединения всех элементов оправочного узла непрерывного трубопрокатного стана выполнены аналогичными соединению обсадных труб и имеют коническую трапецеидальную резьбу либо резьбу типа Батресс. Перед свинчиванием на резьбы наносят покрытие и, например, масляно-графитовую смазку.

Использование предлагаемого оправочного узла осуществляют следующим образом. В процессе прокатки оправочный узел вводят в гильзу, затем вместе с гильзой задают в стан. Деформация гильзы осуществляется только на участке цилиндрической части 1 оправки от места сочленения ее торца с конической частью 2. После достижения установленной нормы износа этого участка цилиндрической части оправки ее отсоединяют от удлинителя 3, выкручивают коническую часть 2, присоединяют цилиндрическую часть оправки к удлинителю другим торцем и сочленяют торец конической части с торцем цилиндрической части оправки, не подвергавшейся износу в первом цикле эксплуатации. Во втором цикле эксплуатации более интенсивно изнашивается другой участок оправки, который ранее был соединен с удлинителем.

По достижении установленной толщины слоя изношенности оправка поступает на переточку. При этом износ оправки происходит, практически, по всей поверхности цилиндрической части, поэтому необходимость съема неповрежденного металла отпадает.

Торцевой зазор α между цилиндрической частью 1 оправки и удлинителем 3 не попадает в зону деформации. Зазор между торцами цилиндрической 1 и конической 2 частей оправки может быть заполнен жаростойким герметизирующим материалом, например PENOSIL+1500°C Sealant (см. http://www.win-com.ru), эксплуатационная температура которого составляет не менее 1300°С. Заполнение торцевого зазора жаростойким герметизирующим материалом необходимо для предохранения резьбового соединения от попадания в него окалины и обеспечения надежного развинчивания после нескольких сотен циклов прокатки. Место соединения торцев конической 2 и цилиндрической 1 частей оправки не участвует в деформации, так как скорость перемещения оправки и режим раскатки гильзы рассчитывают таким образом, чтобы 200÷300 мм оправки с переднего торца выступали за осевую плоскость последней клети стана в момент начала прокатки в этой клети.

При прокатке труб с изношенной в первом цикле эксплуатации передней частью оправки и перемонтированной вышеуказанным образом следует уменьшить норму первоначально допускаемого износа. Но и в этом случае ресурс оправки за счет использования всей ее длины будет больше, чем у известного аналога.

Предлагаемый оправочный узел был опробован на стане ТПА 10³/₄'', работающем по технологии PQF. Интенсивный износ цилиндрической части оправки общей длиной 11500 мм был сосредоточен на участке 2200÷2700 мм, начало которого расположено на расстоянии 200÷300 мм от торца цилиндрической части оправки, сочлененного с конической частью. А участок длиной 3000÷4000 мм (в зависимости от прокатываемого сортамента труб) от торца цилиндрической части оправки, сочлененного с удлинителем, не участвовал в первом цикле эксплуатации и, как следствие, не изнашивался. Затем оправку присоединяли к удлинителю другим торцем цилиндрической части и сочленяли торец конической части с торцем цилиндрической части оправки, не подвергавшейся износу в первом цикле эксплуатации.

В предлагаемой конструкции оправочного узла износ происходит, в основном, равномерно по всей длине цилиндрической части оправки, поскольку участок от торца цилиндрической части оправки, сочлененного с удлинителем, также участвует в процессе прокатки во втором цикле эксплуатации.

Ресурс оправок при использовании оправочного узла предложенной конструкции, в виде количества прокатанных труб на одной оправке, увеличивается в два раза. Причем это повышение ресурса будет обеспечено как на новых, так и на переточенных оправках.

Использование предложенной конструкции оправочного узла значительно снизит затраты на инструмент за счет повышения срока эксплуатации оправок.