Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОКАТКИ ГИЛЬЗЫ НА ПРОШИВНОМ СТАНЕ

Изобретение относится к трубопрокатной области и касается, в частности, технологии получения гильз-заготовок для дальнейшего производства труб. Может быть использовано на прошивных станах.

Известен способ прокатки гильз на прошивном стане [Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин. Горячая прокатка труб. М.: Металлургиздат, 1962, с.с.40÷76].

При реализации известного способа прошивки гильзы на прошивном стане в очаге деформации имеется две основные зоны: зона уменьшения диаметра заготовки (входной конус) и зона увеличения диаметра заготовки (выходной конус).

Входной конус, в свою очередь, состоит из участков первичного и вторичного захвата заготовки.

На участке первичного захвата создаются условия для обеспечения достаточного тянущего (толкающего) усилия для деформации заготовки на оправке. При этом диаметр заготовки до контакта с оправкой уменьшается на 6÷10%. Длина этого участка составляет, ориентировочно, половину всей длины зоны деформации во входном конусе. На участке вторичного захвата осуществляется дальнейшее уменьшение диаметра заготовки (в общем на 12÷20%) и начинается деформация стенки гильзы на оправке.

В выходном конусе осуществляется подъем диаметра гильзы и дальнейшая деформация ее стенки с помощью оправки (фиг.1, А).

Недостатком известного способа является:

- ограничение производительности печей при нагреве заготовок максимального диаметра, применяемых для получения гильзы наибольшего диаметра;

- использование оправок значительной длины;

- значительные энергозатраты при прошивке гильзы из-за очага деформации большой протяженности;

- высокая нагрузка на переднюю шейку валка, что имеет особое значение для прошивных станов с грибовидными валками.

Технической задачей изобретения является разработка способа прокатки гильз на прошивном стане существующей конструкции для получения гильзы наибольшего диаметра в их сортаменте из заготовки меньшего диаметра.

Технический результат - повышение производительности производства труб за счет уменьшения времени нагрева заготовок, снижение энергозатрат при прошивке гильзы, снижение нагрузки на переднюю шейку валка, уменьшение габаритов оправок.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что при прокатке гильзы на оправке в валках, имеющих входной и выходной конусы с пережимом между ними, во входном конусе валков осуществляется только свободная деформация заготовки (первичный захват), а деформация стенки и подъем диаметра гильзы (вторичный захват) - в выходном за счет установки передней плоскости оправки в пережиме валков. При этом расстояние между валками в месте отрыва от них гильзы в выходном конусе сохраняют неизменным, а длина рабочей части оправки равна длине участка выходного конуса, участвующего в деформации стенки гильзы (фиг.1, Б).

Это позволяет использовать заготовку меньшего диаметра на 6÷10% и увеличить производительность нагревательных устройств и производства труб в целом. При прошивке гильзы того же размера это позволит снизить коэффициент вытяжки и, соответственно, энергозатраты на деформацию. При этом уменьшится длина очага деформации и, вследствие этого, габариты оправок. Новое положение оправки в очаге деформации сместит равнодействующую усилия деформации в направлении задней шейки валка и, таким образом, уменьшит нагрузку на переднюю шейку валка, что немаловажно для прошивных станов с грибовидными валками.

Пример

Начальные условия для существующего способа прошивки гильз:

- длина входного конуса валка (L₁+L₂) - 600 мм;

- угол наклона образующей входного конуса валка (α) - 3,5°;

- длина выходного конуса валка (L₃) - 700 мм;

- угол наклона образующей выходного конуса валка (β) - 5°;

- диаметр заготовки при получении гильзы по известному способу (D₁) - 400 мм;

- обжатие заготовки перед носиком оправки (δ_сущ) - 8%;

- обжатие заготовки в пережиме валков (γ) - 15%;

- овализация гильзы в очаге деформации (θ) - 8%;

- диаметр гильзы (D₂) - 450 мм.

Измененные условия для нового способа прошивки гильз:

- диаметр заготовки при получении гильзы по новому способу (D₃) - 360 мм;

- обжатие заготовки перед носиком оправки (δ_нов) - ≈6%;

Расчет параметров очага деформации при существующем способе прошивки гильз (фиг.1, А).

1. Расстояние между валками в пережиме (В₁), мм.

B₁=D₁·(1-γ/100)=340 мм.

2. Длина участка первичного захвата заготовки во входном конусе валков прошивного стана (L₁), мм:

L₁=D₁/2·δ_сущ/100/tgα=200·0.08/tg 3.5°=261,6=262 мм.

3. Длина участка вторичного захвата заготовки во входном конусе валков прошивного стана (L₂), мм:

L₂=D₂/2·γ/100/tgα-L₁=200·0,15/tg 3.5°-262=228,5 мм.

4. Расстояние между валками в месте отрыва гильзы от валков в выходном конусе (B_max), мм:

B_max=D₂·(1-θ/2/100)=450·(1-8/2/100)=450·0,96=432 мм.

5. Длина участка выходного конуса, участвующего в деформации гильзы (L₃), мм:

L₃=(B_max-В₁)/2/tgβ=(216-170)/tg 5°=525,8=526 мм.

6. Длина рабочей части оправки (L_{опр раб}), мм:

L_{опр раб}=L₂+L₃=228,5+526=754,5 мм.

Расчет параметров очага деформации для нового способа прошивки гильз (фиг.1, Б)

1. Расстояние между валками в пережиме (B₂), мм:

В₂=D₃·(1-δ_нов/100)=340 мм.

2. Длина участка первичного захвата заготовки во входном конусе валков прошивного стана (L₄), мм:

L₄=D₃/2·δ_нов/100/tgα=180·0.06/tg 3,5°=176,2=176 мм.

3. Поскольку расстояние между валками в месте отрыва гильзы от валков в выходном конусе при деформации гильзы по новому способу остается неизменным (B_max), то и длина участка выходного конуса, участвующего в деформации, также равна длине участка выходного конуса, участвующего в деформации гильзы по существующему способу (L₃).

4. Длина рабочей части оправки при прошивке гильзы по новому способу будет равна длине участка выходного конуса, участвующего в деформации гильзы. В данном примере длина ее составит 526 мм, т.е. более чем на 43% меньше длины оправки, применяемой при прошивке гильзы того же диаметра по существующему способу (754,5 мм).