способ прошивки слитков большого и среднего диаметров на станах поперечно-винтовой прокатки

Формула изобретения

Способ прошивки слитков большого и среднего диаметров на станах поперечно-винтовой прокатки, включающий захват слитка и прокатку его без оправки, поперечно-винтовую прокатку полого тела с интенсивной деформацией стенки на оправке и раскатку полого тела без внутренней жесткой опоры, отличающийся тем, что создают механическую вибрацию оправки в осевом направлении с амплитудой колебаний А=2-4 мм и частотой колебаний, обеспечивающей периодический отрыв рабочей поверхности оправки от металла полого тела, удовлетворяющей условию

L/T<Af,

где L - длина заготовки, мм;

Т - время прошивки, с;

А - амплитуда колебаний, мм;

f - частота колебаний, 1/с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу прошивки слитков большого и среднего диаметров на станах поперечно-винтовой прокатки, и может быть осуществлено при производстве труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.

Известны способы вибрационной прокатки, осуществляемые за счет создания колебаний ультразвуком или подводом импульсного электрического тока, и передача их через валки в очаг деформации (а.с. СССР №617089, В 21 В 11/00 "Способ вибрационной прокатки", а.с. СССР №486818, В 21 В 11/00 "Способ придания вибрации валкам в процессе прокатки" и а.с. СССР №789166, В 21 В 1/00 "Устройство для ультразвуковой прокатки материалов").

Создаваемая вибрация на контакте валок-деформируемый металл меняет схему напряженного состояния, уменьшает зону затрудненной деформации и, соответственно, снижает нагрузку на валки и улучшает качество наружной поверхности прокатываемого изделия.

Недостатком данного способа является то, что при прошивке на станах поперечно-винтовой прокатки вибрация от валков гасится в металле, не достигает контактной поверхности металл-оправка. Передача ультразвуковой вибрации через штангу, на которой крепится оправка, также невозможна из-за большой длины штанги, в которой ультразвук гасится. В случае нахождения решения подвода ультразвуковых колебаний к оправке качество внутренней поверхности гильз улучшится, уменьшится нагрузка на оправку, но не уменьшится образование внутренних плён, связанных с качеством литого слитка.

Известен способ прошивки слитков на станах поперечно-винтовой прокатки (косая прокатка), где процесс прошивки разбит на три зоны - в первой зоне происходит захват слитка валками и косая прокатка сплошного тела без оправки, во второй - косая прокатка полого тела с интенсивной деформацией стенки на оправке, а в третьей зоне - обкатка полого тела без внутренней жесткой опоры (Ф.А.Данилов и др. Горячая прокатка труб. Москва, Металлургиздат, 1962 г., стр.40-41).

Недостатком способа прошивки слитков большого и среднего диаметров на станах поперечно-винтовой прокатки является образование внутренних плён на гильзах, возникающих в результате вскрытия полости перед носиком оправки из-за высокого содержания неметаллических включений, характерных для слитков мартеновского производства, что приводит к повышенному выходу труб второго сорта. Недостатком данного способа является также высокая нагрузка на валки прошивного стана и повышенный износ оправок.

Задачей изобретения является улучшение качества гильз и труб, производимых из литого слитка.

Технический результат от использования способа прошивки слитков большого и среднего диаметров на станах поперечно-винтовой прокатки, включающий захват слитка и прокатку его без оправки, поперечно-винтовую прокатку полого тела с интенсивной деформацией стенки и раскатку полого тела без внутренней жесткой опоры достигается тем, что в процессе прошивки создают механическую вибрацию оправки в осевом направлении с амплитудой 2-4 мм и частотой, обеспечивающей периодический отрыв рабочей поверхности оправки от металла, т.е.удовлетворяющей условию

L/T<Af,

где L - длина заготовки, мм;

Т - время прошивки, сек;

А - амплитуда колебаний, мм;

f - частота колебаний, 1/сек.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в процессе прошивки создают механическую вибрацию оправки в осевом направлении с амплитудой 2-4 мм и частотой, обеспечивающей периодический отрыв рабочей поверхности оправки от металла, т.е. скорость перемещения центральной части слитка в процессе прошивки меньше скорости перемещения оправки по ходу прокатки.

Это отличие позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию" Новизна".

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "Существенные отличия".

Предложенный способ прошивки на станах поперечно-винтовой прокатки заключается в том, что периодические отрывы оправки от металла с последующими деформациями центральной части заготовки создают высокочастотную ковку. Периодические изменения напряженного состояния в центральной части слитка при поперечно-винтовой прокатке препятствуют образованию микротрещин и разрушению металла перед носиком оправки, что снижает вероятность образования внутренних плён на гильзах, и следовательно, трубах.

Амплитуда колебаний 2-4 мм принята из условий возможности практического создания вибрации оправки, осуществляемой за счет вращения стержня с оправкой, связанного с измененной конструкцией упорной головки.

Способ прошивки опробован на прошивном стане ТПА 8-16" на Челябинском трубопрокатном заводе. Слитки диаметром 16 дюймов стали марки 20 прошивались на оправке 425 мм в гильзы размером 600×440 вн с использованием опытного образца упорной головки, которая обеспечивала вибрацию с амплитудой 2-4 мм. При прошивке было зафиксировано снижение нагрузки на 0,2-0,4 кА и не выявлено плён на внутренней поверхности гильз. Опытная упорная головка находится в стадии конструктивной доработки.

Использование предлагаемого способа прошивки позволит улучшить качество гильз-труб, прокатываемых из литого слитка, снизить расходный коэффициент металла и нагрузку на привод прошивного стана.