способ производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой
Классы МПК: | B21B21/00 Ступенчатая прокатка труб |
Автор(ы): | Сафьянов Анатолий Васильевич (RU), Тазетдинов Валентин Иреклеевич (RU), Вольберг Исаак Иосифович (RU), Лапин Леонид Игнатьевич (RU), Романцов Игорь Александрович (RU), Кузнецов Эрик Михайлович (RU), Головинов Валерий Александрович (RU), Андрюнин Сергей Александрович (RU) |
Патентообладатель(и): | ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-06-02 публикация патента:
20.03.2006 |
Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к способу производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой из цилиндрических труб-заготовок на трубопрокатных установках с пилигримовыми и автоматическими станами с уменьшением диаметра и увеличением толщины стенки от одного конца к другому. Способ производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой включает нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку в станах косой прокатки, прокатку на установках с пилигримовыми или автоматическими станами, порезку на мерные длины, прокатку в редукционно-растяжных станах с трех- или четырехвалковыми клетями, после входа конусного длинномерного полого изделия в калибр последней клети редукционно-растяжного стана валки всех клетей тормозят до полной остановки за время t, а валки каждой клети, кроме первой, за данный период времени разводят на величину , время остановки (торможения) редукционно-растяжного стана определяют по формуле t=L1/Vзаг. 1=Li/Vi i, где L1 - расстояние между осями первой и второй клетей, мм; Vзаг - скорость заготовки, мм/сек; i - вытяжка в первой клети; Li - межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана, мм; Vi - скорость движения заготовки конусного длинномерного полого изделия в i-ой клети, мм/сек; i - вытяжка в i-ой клети редукционно-растяжного стана, которую определяют по формуле i={(Di-1-Si-1)Si-1 }/{(Di-Si)Si}, где Di - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-ой клети, мм; Si - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после i-ой клети, мм; Di-1 - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-1 клети, мм; S i-1 - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после i-1 клети, мм, величину развода валков каждой клети определяют по формуле i=Di-1-Di, а межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана переменные, значения которых определяют по формуле Li=L1 2 3... i-1. Выдача длинномерных полых металлических изделий из клетей редукционно-растяжного стана на входную сторону осуществляется за счет реверса валков, которые затем поступают на шлеппер для охлаждения и передачи в отделку. В отделке конусные длинномерные полые металлические изделия проходят следующие операции: правку, удаление технологической обрези, контроль и приемку готовых изделий. Изобретение впервые в мировой практике позволит осуществить промышленное поточное производство качественных конусных длинномерных полых металлических изделий с необходимыми (заданными) геометрическими параметрами на трубопрокатных установках с пилигримовыми и автоматическими станами, имеющими в своем составе редукционно-растяжные станы, и обеспечить потребность народного хозяйства страны в данных изделиях и производить конкурентоспособную продукцию на экспорт. 3 з.п. ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой, включающий нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку в станах косой прокатки, прокатку на установках с пилигримовыми или автоматическими станами, порезку на мерные длины, прокатку в редукционно-растяжных станах с трех- или четырех-валковыми клетями до момента выхода переднего конца конусного длинномерного полого изделия из последней клети редукционно-растяжного стана, торможение всех клетей редукционно-растяжного стана, выдачу заготовки конусного длинномерного полого изделия за счет реверса на входную сторону редукционно-растяжного стана, передачу на шлеппер, охлаждение и передачу в отделку, правку, удаление технологической обрези, контроль и приемку готовых конусных длинномерных полых металлических изделий и после входа конусного длинномерного полого изделия в калибр последней клети редукционно-растяжного стана валки всех клетей тормозят до полной остановки за время t, а валки каждой клети, кроме первой, за данный период времени разводят на величину , мм.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время остановки (торможения) редукционно-растяжного стана определяют по формуле
t=L1/Vзаг. 1=Li/Vi i,
где L1 - расстояние между осями первой и второй клетей, мм;
Vзаг - скорость заготовки, мм/с;
1 - вытяжка в первой клети;
Li - межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана, мм;
Vi - скорость движения заготовки конусного длинномерного полого изделия в i-й клети, мм/с;
i - вытяжка в i-й клети редукционно-растяжного стана, которую определяют по формуле
i={(Di-1-Si-1)Si-1 1}/{(Di-Si)Si},
где D i - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-й клети, мм;
Si - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после i-й клети, мм;
D i-1 - диаметр конусного длинномерного полого изделия после (i-1)-й клети, мм;
Si-1 - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после (i-1)-й клети, мм.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину развода валков каждой клети определяют по формуле i=Di-1-Di
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана переменные, значения которых определяют по формуле L i=L1 2 3... i-1.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к способу производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой из цилиндрических труб-заготовок на трубопрокатных установках с пилигримовыми и автоматическими станами с уменьшением диаметра и увеличением толщины стенки от одного конца к другому.
Известен способ производства конусных длинномерных полых или сплошных железобетонных изделий (опор осветительных столбов, опор для натяжения и поддержания силовых кабелей трамвайно-троллейбусных линий), включающий изготовление каркаса из арматуры, заливку данного каркаса бетоном, сушку и транспортировку их к месту монтажа и установки.
Недостатком данного способа являются низкая производительность, трудоемкость изготовления, повышенный брак при транспортировке и выход из строя при дорожно-транспортных происшествиях с выводом из строя линий электропередач, трамвайно-троллейбусных силовых кабелей и причинением ущерба транспортным средствам и вреда здоровью водителям транспортных средств.
Известен также способ производства конусных длинномерных полых металлических изделий, включающий развальцовку и стыковую сварку ручным или автоматическим способом нескольких трубных изделий разного диаметра и толщины стенок.
Недостатком данного способа являются низкая производительность, трудоемкость изготовления из-за стыковки трубных изделий разного диаметра и толщины стенок, нагрева и развальцовки стыкуемых изделий, сварки их ручным или автоматическим способом в кондукторах с последующей правкой. Технологический процесс изготовления данных изделий не имеет поточности, а следовательно, имеет большой разброс геометрических размеров и качественных показателей. Такие изделия не имеют художественно-эстетического вида из-за отсутствия плавных переходов от основания к вершине.
Известен также способ производства длинномерных полых цилиндрических труб диаметром 168-500 мм, длиной до 40 метров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами и цилиндрических труб диаметром 168-325 мм, длиной 12-15 м на трубопрокатных установках с автоматическими станами, включающий нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку их в станах косой прокатки, прокатку на установках с пилигримовыми и автоматическими станами с последующей порезкой на мерные длины и прокатку в редукционно-растяжных станах в цилиндрические полые металлические изделия с утолщеним стенки по концам (Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин. Горячая прокатка труб, Москва, 1962 г., с.183-206 и 280-305), являющийся наиболее близким способом.
Недостатки данного способа заключаются в том, что они не обеспечивают производство конусных длинномерных полых металлических изделий необходимой формы и геометрических размеров.
Задачей предложенного способа является промышленное поточное производство конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой, имеющих эстетический вид и плавный конус по всей длине.
Технический результат достигается тем, что в известном способе производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой, включающем нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку в станах косой прокатки, прокатку на установках с пилигримовыми или автоматическими станами, порезку на мерные длины, прокатку в редукционно-растяжных станах с трех- или четырехвалковыми клетями до момента выхода переднего конца конусного длинномерного полого изделия из последней клети редукционно-растяжного стана, торможение всех клетей редукционно-растяжного стана, выдачу заготовки конусного длинномерного полого изделия за счет реверса на входную сторону редукционно-растяжного стана, передачу на шлеппер, охлаждение и передачу в отделку, правку, удаление технологической обрези, контроль и приемку готовых конусных длинномерных полых металлических изделий, после входа конусного длинномерного полого изделия в калибр последней клети редукционно-растяжного стана валки всех клетей тормозят до полной остановки за время t, а валки каждой клети, кроме первой, за данный период времени разводят на величину , мм, время остановки (торможения) редукционно-растяжного стана определяют по формуле
t=L1/Vзаг. 1=Li/Vi i,
где L1 - расстояние между осями первой и второй клетей, мм;
Vзаг - скорость заготовки, мм/сек;
1 - вытяжка в первой клети;
Li - межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана, мм;
Vi - скорость движения заготовки конусного длинномерного полого изделия в i-ой клети, мм/сек;
i - вытяжка в i-ой клети редукционно-растяжного стана, которую определяют по формуле
i={(Di-1-Si-1)Si-1 }/{(Di-Si)Si},
где D i - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-ой клети, мм;
Si - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после i-ой клети, мм;
D i-1 - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-1 клети, мм;
Si-1 - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после, i-1 клети, мм, величину развода валков каждой клети определяют по формуле
i=Di-1-Di,
а межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана переменные, значения которых определяют по формуле
Li=L1 2 3... i-1.
Таким образом, заявляемый способ впервые в мировой практике обеспечит поточное производство качественных конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой с необходимыми (заданными) геометрическими параметрами, с плавной конусность по всей длине изделия.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой отличается от известного тем, что после входа конусного длинномерного полого изделия в калибр последней клети редукционно-растяжного стана валки всех клетей тормозят до полной остановки за время t, а валки каждой клети, кроме первой, за данный период времени разводят на величину , время остановки (торможения) редукционно-растяжного стана определяют по формуле
t=L1/Vзаг. 1=Li/Vi i,
где L1 - расстояние между осями первой и второй клетей, мм;
Vзаг - скорость заготовки, мм/сек;
1 - вытяжка в первой клети;
Li - межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана, мм;
Vi - скорость движения заготовки конусного длинномерного полого изделия в i-ой клети, мм/сек;
i - вытяжка в i-ой клети редукционно-растяжного стана, которую определяют по формуле
i={(Di-1-Si-1)Si-1 }/{(Di-Si)Si},
где D i - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-ой клети, мм;
Si - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после i-ой клети, мм;
D i-1 - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-1 клети, мм;
Si-1 - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после i-1 клети, мм, величину развода валков каждой клети определяют по формуле
i=Di-1-Di,
а межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана устанавливают переменными, значения которых определяют по формуле
L i=L1 2 3... i-1.
Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".
Сравнение заявляемого решения (способа) 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 критерию "существенные отличия".
Так как аналогичного способа и оборудования в мировой практике не существует, то пример конкретного выполнения в данный период времени привести не представляется возможным. На ТПА 140 с автоматическим станом при прокатке труб размером 108×5 мм из заготовки диаметром 140 мм на 3-валковом обкатном стане была получена трубная заготовка размером 146×5 мм, которая заторможена в 12-клетевом калибровочном стане и получено конусное длинномерное полое металлическое изделие с параметрами: 146×5(основание)×10500 (длина изделия)×108×5.5 мм (вершина изделия). Конусное длинномерное полое металлическое изделие по длине имеет 11 ужимов (перепадов) по диаметру с разницей 3,36 мм. Это говорит о том, что данный способ на новых установках горячей прокатки (специально спроектированных и смонтированных) с доработкой системы автоматизации работы редукционно-растяжных станов в соответствии с формулой изобретения гарантирует получение качественных конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой с заданными геометрическими параметрами и плавно изменяющейся конусностью.
Зная геометрические размеры готового конусного длинномерного полого металлического изделия, рассчитывают (определяют) геометрические размеры цилиндрических труб (трубных заготовок). Диаметр и толщина стенки трубных заготовок должны быть равны диаметру и толщине стенки основания конусного длинномерного полого металлического изделия. Длину трубных заготовок определяют по формуле
L=lизд./ ,
где lизд. - длина конусного изделия после прокатки, мм;
- суммарный коэффициент вытяжки при прокатке цилиндрической трубы в конусное полое изделие в редукционно-растяжном стане.
Прокатанные на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами трубы пилой горячей резки разрезаются на мерные длины, а на трубопрокатных установках с автоматическими станами трубы катаются мерной длины из заготовок мерной длины. Мерные трубные заготовки в зависимости от геометрических размеров длинномерных полых металлических изделий после пилигримового или автоматического станов подаются на редукционно-растяжные станы с трех- или четырехвалковыми клетями. Диаметр первой клети редукционно-растяжного стана равен диаметру трубной заготовки. Количество клетей редукционно-растяжного стана выбирают в зависимости от заданной конусности и длины длинномерных полых металлических изделий и определяют по формуле
n=1+(D max-Dmin)/.
Таким образом, трубные заготовки прокатывают в редукционно-растяжном стане в конусные длинномерные полые металлические изделия до момента входа конусного длинномерного полого металлического изделия в калибр последней клети редукционно-растяжного стана. После входа переднего конца конусного длинномерного полого металлического изделия в последнюю клеть редукционно-растяжного стана валки всех клетей тормозят до полной остановки за время t, а валки каждой клети, кроме первой, за данный период времени разводят на величину . Межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана устанавливают переменными, значения которых определяют из выражения
L i=L1 2 3... i-1.
Заготовку конусного длинномерного полого металлического изделия за счет реверса валков редукционно-растяжного стана выдают на входную сторону редукционно-растяжного стана, а затем лапами передают на шлеппер для охлаждения и передачи в отделку на правку, удаление технологической обрези, контроль и приемку готовых конусных длинномерных полых металлических изделий. Для равномерного вращения и снижения кривизны при охлаждении длинномерных полых металлических изделий одну из сторон шлеппера выполняют выше второй на величину
h=h1+(D max-Dmin)/2,
где h1 - высота стороны шлеппера, по которой перемещается основание длинномерного полого изделия, мм.
Данный способ впервые в мировой практике позволит осуществить промышленное производство качественных конусных длинномерных полых металлических изделий с необходимыми (заданными) геометрическими параметрами на трубопрокатных установках с пилигримовыми и автоматическими станами, обеспечить потребность народного хозяйства страны и производить конкурентоспособную продукцию на экспорт.
Класс B21B21/00 Ступенчатая прокатка труб