Способ продольной прокатки труб с натяжением

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при продольной прокатке труб на автоматическом стане и стане «тандем».

Из существующего уровня техники известен способ прокатки труб на двух раскатных последовательно расположенных станах продольной прокатки «тандем» и на автоматическом стане. Способ включает в себя прокатку трубы в два прохода в валках с калибрами на короткой цилиндро-конической оправке. Коэффициент вытяжки при прокатке трубы в первом проходе составляет λ₁=1,12÷1,50, а во втором - λ₂=1,07÷1,15. [Харитонов В.В., Богатов А.А., Вахрушев В.Ю. Оборудование для прокатки, прессования и волочения труб. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008 г., 233 с].

Недостатком такого способа продольной прокатки труб является сравнительно низкие коэффициенты вытяжки при прокатке на короткой цилиндро-конической оправке. Это связано с тем, что чем больше коэффициент вытяжки, тем интенсивнее затекает металла выпуски калибра, тем больше разностенность труб и больше вероятность образования дефектов.

Известен способ раскатки трубы в два прохода в валках с многогранными калибрами на короткой цилиндро-конической оправке (патент РФ №2332271, опубл. 27.08.2008). Коэффициент вытяжки в первом проходе составляет λ₁=1,20-1,90, во втором λ₂=1,00-1,07, то есть больше, чем у аналога.

Недостатком такого способа продольной прокатки труб является то, что коэффициенты вытяжки в первом и втором проходах имеют низкие значения.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ продольной прокатки труб (патент РФ №2579857, опубл. 10.04.2016), при котором перед прокаткой трубы ей придают овальность с отношением большой оси овального сечения к его меньшей оси в диапазоне от 1,15 до 1,25, что обеспечивает увеличение равномерности заполнения калибра в процессе продольной прокатки на короткой цилиндроконической оправке, уменьшение разностенности трубы, а также увеличение коэффициента вытяжки в первом проходе до λ₁=1,50÷2,00, а во втором - до λ₂=1,07÷1,15. Однако коэффициенты вытяжки в первом и втором проходах имеет сравнительно низкое значение.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в том, что при прокатке на стане «тандем» или автоматическом стане коэффициент вытяжки имеет низкое значение из-за того, что с его ростом происходит увеличение разностенности труб, а ведение процесса прокатки по предлагаемому способу позволяет уменьшить разностенность труб и увеличить коэффициент вытяжки.

Указанная проблема решена за счет того, что продольную прокатку труб в двух проходах ведут с натяжением в валках с калибрами на короткой цилиндро-конической оправке, при этом трубе перед прокаткой придают овальность с отношением большой оси овального сечения к его меньшей оси в диапазоне от 1,15 до 1,25, а прокатку производят с прохождением большей оси овального сечения трубы через вершины калибров, а также с коэффициентом кинематического натяжения не более 1,1. Применение натяжения обеспечивает снижение интенсивности затекания металла в выпуски калибра, в результате чего уменьшается разностенность труб.

Способ продольной прокатки труб осуществляют следующим образом: трубе 1 (фиг. 1а) перед валками 3 стана продольной прокатки на короткой цилиндро-конической оправке 4 придают овальную форму эджерными валками 2, при этом отношение длин большей оси овального сечения трубы (АБ) к его меньшей оси (ВГ) находится в диапазоне от 1,15 до 1,25, а большая ось овального сечения трубы проходит через вершины калибра (фиг. 1б), что улучшает захват заготовки, обеспечивает равномерное заполнение калибра и уменьшение разностенности трубы после прокатки. После выхода переднего конца трубы из валков 3 эджерные валки 5 осуществляют захват трубы и создают кинематическое натяжение в стане.

По предлагаемому способу продольной прокатки коэффициент вытяжки в первом проходе увеличен до λ₁=2,40, а во втором - до λ₁=1,23.

Предлагаемый способ продольной прокатки труб с натяжением был опробован в ходе компьютерного моделирования в программе Deform. В ходе исследования было установлено, что применение натяжения при прокатке обеспечивает снижение интенсивности затекания металла в выпуски калибра и уменьшение разностенности труб. Благодаря этому коэффициент вытяжки при прокатке может быть увеличен. Установлено, что применение коэффициента кинематического натяжения ω до 1,1 и предварительной овализации трубы с отношением большой оси овального сечения к его меньшей оси в диапазоне от 1,15 до 1,25 при раскатке труб на короткой оправке позволяет повысить общий коэффициент вытяжки в первом и втором проходе на 22% по сравнению с прототипом, снизить разностенность труб, а также расширить сортамент труб, производимых на трубопрокатных агрегатах с автоматическим раскатным станом или станом «тандем». При значении коэффициента кинематического натяжения ω>1,1 происходит образование дефектов на внутренней поверхности труб.

Технический результат, достигаемый применением предлагаемого способа прокатки труб, заключается в увеличении коэффициента вытяжки при прокатке на автоматическом стане и стане «тандем».