Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЯМОШОВНЫХ СВАРНЫХ ТРУБ

Изобретение относится к прокатному производству, конкретнее к изготовлению сварных прямошовных труб.

Известен способ изготовления прямошовных сварных труб на трубоэлектросварочных агрегатах, включающий формовку трубной заготовки в клетях с открытыми калибрами, последующую формовку в клетях с закрытыми калибрами и сварку кромок трубной заготовки [1].

Недостатком этого способа является возможность гофрообразования и смещения кромок при сварке. Основной причиной гофрообразования и смещения кромок при изготовлении сварных труб является наличие значительных, знакопеременных поперечных и продольных деформаций на свариваемых кромках полосы. При изготовлении трубы на трубоэлектросварочных агрегатах полоса последовательно проходит формовочные клети с открытыми и закрытыми калибрами, затем попадая в сварочную клеть. Особенности формирования замкнутого профиля трубы в закрытых калибрах приводят к возникновению значительных знакопеременных поперечных и продольных деформаций на кромках полосы, часто превышающих упругое пружинение этих кромок. Негативные факторы формовки обуславливают неравномерность поперечных и продольных деформаций по сечению трубной заготовки и, как следствие, образование гофров и смещение кромок, что отрицательно сказывается на последующем процессе высокочастотной сварки и качестве сварного соединения.

Известен способ формовки трубной, преимущественно овальной, заготовки, согласно которому для снижения поперечных и продольных деформаций заготовка в первых проходах формуется с обратной выпуклостью средней части заготовки в сторону сварного шва и выформовыванием радиуса боковых участков полосы [2]. При дальнейших проходах боковые участки заготовки удерживаются в недеформируемом состоянии, а изгибается только центральная часть полосы. Это позволяет на последних этапах формовки значительно уменьшить продольную деформацию кромок полосы, снизить упругое распруженение в зоне сварки. Однако данный способ не позволяет полностью выровнять продольные деформации по поперечному сечению трубной заготовки, по данным, приведенным в описании изобретения, продольные деформации составляют до 0,25% при формовке овальной трубы и еще значительнее при формовке круглых труб. Это значит, что обеспечить полностью бездефектный процесс формовки не удается.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ, включающий формовку трубной заготовки в клетях с открытыми калибрами, редуцирование в клетях с закрытыми калибрами с целью выравнивания продольных деформаций и последующую сварку кромок [3 стр.82, 83] - прототип.

Недостатком известного способа является следующее. Для исключения гофрообразования и смещения кромок необходимо правильно выбрать режим редуцирования в закрытых калибрах с разрезной шайбой. В способе-прототипе для снижения продольных деформаций кромок полосы до величин, не превышающих упругих деформаций, используются методы математического моделирования. Хотя при описании способа признается важность взаимосвязи поперечной (и, следовательно, продольной) деформации с геометрическими параметрами трубы, но данная взаимосвязь не установлена.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в снижении дефектообразования (в частности, гофрообразования и дефекта смещения кромок) при формовке трубы и увеличении выхода годного.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе изготовления прямошовных сварных труб на трубоэлектросварочных агрегатах, включающем их формовку в клетях с открытыми калибрами, редуцирование в клетях с закрытыми калибрами и сварку кромок трубной заготовки, согласно предлагаемому изобретению настройку вытяжки в закрытых калибрах в формовочной группе клетей осуществляют по соотношению

где Р - средний периметр готовой трубы,

А - безразмерный коэффициент, лежащий в пределах 0,00885-0,00933,

В - безразмерный коэффициент, лежащий в пределах 0,00139-0,00161.

Сущность изобретения состоит в следующем. Процесс редуцирования (поперечного сжатия) трубной заготовки в закрытых калибрах с разрезной шайбой обеспечивает выравнивание продольных деформаций, возникающих вследствие поперечного сжатия трубной заготовки. Режим редуцирования задается продольной вытяжкой трубной заготовки в закрытых калибрах. При выполнении экспериментально установленного соотношения

выравнивание продольных деформаций не вызывает гофрообразования и смещения кромок в зоне сварки.

Меньшие значения коэффициентов А и В по сравнению с указанными в диапазонах характеризуют низкие значения вытяжки, недостаточные для полного выравнивания продольных деформаций по поперечному сечению трубной заготовки, что вызывает опасность возникновения гофров и смещения кромок в зоне сварки. Большие значения коэффициентов приводят к подрезанию кромок трубной заготовки боковыми плоскостями разрезной шайбы, искривлению геометрии и смещению кромок трубной заготовки и, как следствие, к неравномерности прогрева их при сварке, снижению прочности сварного шва и увеличению выхода брака.

Предложенная формула расчета рациональной величины вытяжки (μ) трубной заготовки оправдана с технологической точки зрения, т.к. именно величина вытяжки является технологически настраиваемым параметром на трубоэлектросварочных агрегатах (ТЭСА). Использование параметра вытяжки упрощает также настройку и контроль процессов формовки и сварки труб, что также приводит к уменьшению брака, улучшению стабильности работы агрегата и увеличению выхода годного.

Пример. Для производства электросварной прямошовной трубы ⊘45×2 мм из стали 3пс на ТЭСА 19-50 использовали заготовку 139 мм. Заготовку формовали в клетях с открытыми калибрами, редуцировали в клетях с закрытыми калибрами и затем осуществляли сварку кромок. Настройку вытяжки в закрытых калибрах осуществляли по соотношению

Средний периметр трубы составляет 135 мм, тогда вытяжка, рассчитанная по предлагаемому соотношению (1), составит

где 0.00909 и 0.0015 - средние значения коэффициентов А и В в приведенных диапазонах соответственно. Данное значение вытяжки является оптимальным с точки зрения снижения дефектов гофрообразования и смещения кромок.

По значению μ=1,0075 были настроены режимы производства труб на трубоэлектросварочном агрегате 19-50. Для трубы 45×2,0 мм данное значение вытяжки является оптимальным, выравнивающим продольные деформации по поперечному сечению трубной заготовки и обеспечивает значительное уменьшение образования гофров и смещение кромок при производстве данной трубы (выход годного составил 99,4%).

Варианты производства прямошовных труб с настройкой вытяжки в закрытых калибрах по соотношению (1) с различными коэффициентами А и В, а также выход годного представлены в таблице.

Из таблицы следует, что при реализации предложенного способа производства прямошовных сварных труб (варианты 3-7) выход годного существенно выше, чем при использовании запредельных значений коэффициентов А и В (варианты 1, 2, 8, 9), а также выше, чем при производстве труб в соответствии со способом-прототипом (вариант 10).

Таким образом, технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в повышении выхода годного и позволят по сравнению с базовым вариантом (прототипом) повысить рентабельность производства на 15-20%.

Литературные источники

1. Коликов А.П., Романенко В.П., Самусев С.В. и др. Машины и агрегаты трубного производства. - М.: «МИСИС», 1998, 356 с.

2. А.с. №747559 СССР. Способ формовки трубной, преимущественно овальной, заготовки. В.В.Горбунов, П.И.Полухин, Г.И.Осинский и др. опубл. 15.07.80., бюл. №26

3. Рымов В.А., Полухин П.И., Потапов И.Н. Совершенствование производства сварных труб. М.: Металлургия, 1983, 312 с.