Результат интеллектуальной деятельности: ДОРН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ ПОЛЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ПЕРИОДИЧЕСКОЙ КОНУСНОСТЬЮ В ПРОКАТНОМ СТАНЕ

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к конструкции технологического инструмента, в частности дорнов для прокатки горячекатаных с периодической конусностью длинномерных полых металлических изделий в прокатном стане.

Известен дорн для пилигримовой прокатки горячекатаных труб, выполненный из теплостойкой износостойкой стали, состоящий из замковой, рабочей и направляющей частей. Замковая часть дорна служит для крепления в замке подающего аппарата. Рабочая часть выбирается из максимальной длины гильзы и ширины дорнового кольца. Направляющая часть дорна необходима для затравки в начале процесса прокатки, величина (протяженность) которой зависит от пути отката подающего аппарата и концевого конуса длиной 30-50 мм (Данилов Ф.А., Глейберг А.З., Балакин В.Г. Горячая прокатка труб. Металлургиздат, 1962 г., с. 332-333).

Недостатком данной конструкции дорна является то, что он используется только для прокатки цилиндрических труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами и не может быть использован для производства горячекатаных с периодической конусностью длинномерных полых металлических изделий на трубопрокатных установках в трех или 3+n пилигримовых клетях, установленных по одной оси.

Известен дорн, имеющий рабочую часть, дорновую головку для фиксации дорна в замке подающего аппарата, размещенный между ними конический участок (хвостовик) длиной, равной длине пилигримовой головки, цилиндрический участок протяженностью, равной ширине дорнового кольца, и размещенный между хвостовиком и головкой и охватывающее дорн дорновое кольцо (Карпенко Н.П., Медников Ю.А., Сафьянов А.В. и др. Повышение качества и эффективное использование металла при производстве труб. Сталь. №2, с. 76-80, 1987 г. ).

Недостатком данной конструкция дорна является то, что она направлена только на снижение массы пилигримовых головок и снижение потерь металла в технологическую обрезь и не решает вопросы производства горячекатаных с периодической конусных длинномерных полых металлических изделий в трех или 3+n пилигримовых клетях, установленных последовательно по одной оси.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является дорновое устройство пилигримового стана (прототип), содержащее дорн, имеющий рабочую часть, головку для фиксации дорна в замке подающего аппарата, размещенный между ними хвостовик, состоящий из трех конических участков с различной конусностью, размещенный между хвостовиком и головкой участок, равный ширине дорнового кольца, и охватывающее дорн дорновое кольцо (Авт. свид. СССР №1127652, кл. B21B 21/00, 1983 г. ).

Использование известного решения обеспечивает максимально возможное уменьшение массы пилигримовой головки и сокращение технологической обрези.

Недостатком известного дорнового устройства является то, что оно, как и выше приведенные аналоги, направлено только на снижение массы пилигримовых головок и не решает основного вопроса производства горячекатаных с периодической конусностью длинномерных полых металлических изделий в трех или 3+n пилигримовых клетях.

Задачей предложенной конструкции дорна является освоение нового технологического процесса промышленного производства горячекатаных с периодической конусностью длинномерных полых металлических изделий в трех или 3+n пилигримовых клетях, имеющих эстетический вид, запас прочности при значительном снижении их веса, снижение их стоимости и замена железобетонных изделий на экономически и эстетически конкурирующие долговечные облегченные изделия из металла.

Технический результат достигается тем, что в известном дорне для производства горячекатаных длинномерных полых металлических изделий с периодической конусностью в прокатном стане, имеющем три или более пилигримовых клетей, состоящем из рабочего, замкового и концевого участка с надетым на концевой участок дорновым кольцом, при этом рабочий участок дорна состоит из трех или более, числом n периодических конусных участков с уменьшающимися диаметрами, соединенных между собой двумя или n-1 коническими переходами с длиной перехода l_i от 50 до 100 мм, большие значения которых расположены между конусными участками больших диаметров, при этом разность между концевыми диаметрами каждого конусного участка Δ_d составляет от 2,0 до 4,0 мм, большие значения которой относятся к конусным участкам большего диаметра, а разность между диаметрами конического перехода между конусными участками Δ_i определяется из выражения: , где d_i.min - минимальный наружный диаметр i-го участка конусного длинномерного полого металлического изделия, мм; d_(i+1)max - максимальный наружный диаметр i+1 участка конусного длинномерного полого металлического изделия, мм; D_ki - идеальный диаметр калибра пилигримовых валков в i-той пилигримовой клети, мм; D_k(i+1) - идеальный диаметр калибра пилигримовых валков в i+1 пилигримовой клети, мм.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый дорн для производства горячекатаных длинномерных полых металлических изделий с периодической конусностью в прокатном стане отличается от известного тем, что рабочий участок дорна состоит из трех или более, числом n периодических конусных участков с уменьшающимися диаметрами, соединенных между собой двумя или n-1 коническими переходами с длиной перехода l_i от 50 до 100 мм, большие значения которых расположены между конусными участками больших диаметров, при этом разность между концевыми диаметрами каждого конусного участка Δ_d составляет от 2,0 до 4,0 мм, большие значения которой относятся к конусным участкам большего диаметра, а разность между диаметрами конического перехода между конусными участками Δ_i определяется из выражения: , где d_i.min - минимальный наружный диаметр i-го участка конусного длинномерного полого металлического изделия, мм; d_(i+1)max - максимальный наружный диаметр i+1 участка конусного длинномерного полого металлического изделия, мм; D_ki - идеальный диаметр калибра пилигримовых валков в i-той пилигримовой клети, мм; D_k(i+1) - идеальный диаметр калибра пилигримовых валков в i+1 пилигримовой клети, мм. Таким образом, заявляемый дорн соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сравнение заявляемого дорна для производства горячекатаных длинномерных полых металлических изделий с периодической конусностью в прокатном стане не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Так как аналогичного оборудования для производства горячекатаных длинномерных полых металлических изделий с периодической конусностью в прокатном стане в мировой практике не существует, то пример конкретного использования конструкции предложенного дорна в данный период времени привести не представляется возможным.

Вместо примера конкретного использования приведены расчетные данные геометрических размеров дорнов для прокатки горячекатаных длинномерных полых металлических изделий с периодической конусностью в прокатном стане размером 426×70×3500+325×25×3500+273×10×8000 мм в трех клетях пилигримового стана. Геометрические размеры конических переходов между конусными участками, длины и диаметры конусных участков рассчитаны по формуле, приведенной в формуле изобретения. Расчетные данные геометрических размеров дорнов для прокатки горячекатаных с периодической конусностью полых металлических изделий размером 426×70×3500+325×25×3500+273×10×8000 мм в трех пилигримовых клетях приведены в таблице 1, а общий вид дорна на фиг. 1: 1 - замковая часть дорна; 2 - конусный участок дорна для формирования основания с периодической конусностью длинномерного полого металлического изделия; 3 - конический переход от первого конусного участка ко второму; 4 - средний конусный участок для формирования средней части длинномерного полого металлического изделия; 5 - конический переход от среднего конусного участка к верхнему; 6 - конусный участок дорна для формирования вершины с периодической конусностью длинномерного полого металлического изделия.

Использование данного инструмента (дорнов) вместе с предложенным способом производства впервые в мировой практике позволит осуществить на принципиально новых установках в трех или 3+n пилигримовых клетях промышленное поточное производство горячекатаных с периодической конусностью длинномерных полых металлических изделий различных длин и форм вместо железобетонных, обеспечить потребность народного хозяйства страны и производить конкурентоспособную продукцию. Горячекатаные с периодической конусностью длинномерные полые металлические изделия по сравнению с существующими будут иметь эстетическую форму, повышенный запас прочности при значительном снижении их массы, а следовательно, и повышенную долговечность.