валок пилигримового стана для прокатки тонкостенных труб

Формула изобретения

Валок пилигримового стана для прокатки тонкостенных труб, содержащий выполненный по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, состоящий по длине из последовательно расположенных бойка с увеличивающимся радиусом гребня, полирующего участка с конусной разверткой по его длине, продольного выпуска и холостого участка, отличающийся тем, что полирующий участок выполнен с увеличением радиуса гребня, при этом конусность полирующего участка в развертке ручья равна конусности дорна и противоположна ей по направлению.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопрокатному инструменту, а именно к способу калибровки валков пилигримовых станов для прокатки тонкостенных труб, и может быть использовано на трубопрокатных установках (ТПУ) с пилигримовыми станами.

В практике ТПУ с пилигримовыми станами известен валок пилигримового стана, содержащий по окружности бочки ручей с последовательно расположенными по длине бойком, полирующим участком, углом продольного выпуска и холостым участком, при этом боек выполнен с переменным возрастающим поперечным сечением по длине, а полирующий с постоянным сечением в виде круга с выпусками. Дорн, на котором происходит раскатка гильз из углеродистых марок сталей в тонкостенные трубы, имеет форму конуса с перепадом диаметров передней и задней частей =(1-2) мм. Дорна изготавливают конусными для лучшего схождения трубы с дорна и извлечения его после обкатки пилигримовой головки (Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин. "Горячая прокатка труб", изд. Металлургия, Москва, 1962, с.314-328 и с.332).

Недостатком этих валков является то, что они позволяют прокатывать гильзы только одного диаметра в трубы с относительно тонкими стенками, с отношением D/S 25, а т.к. дорн имеет конусность то передний конец трубы (затравочный), прокатанный на переднем конце дорна, имеющим меньший диаметр, будет иметь более толстую стенку, которая должна уменьшаться к концу (к пилигримовой головке). Таким образом, толщина стенки от затравочного конца к пилигримовой головке должна уменьшаться на 0,5-1,0 мм, т.е. на половину конусности дорна. При жесткой клети пилигримового стана и прокатке тонкостенных труб (плетей) длиной 30-35 м, для получения труб с более жесткими допусками по стенке, необходимо равномерно разводить валки, а это возможно только в автоматическом режиме. Эта операция трудоемка, дорогостоящая и на существующих трубопрокатных установках с пилигримовыми станами отсутствует.

Известен валок пилигримового стана, содержащий по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, длина которого составлена из последовательно расположенных бойка, образованного радиусом гребня валка увеличивающейся величины, полирующего участка, имеющего постоянный радиус гребня валка, угла продольного выпуска и холостого участков, причем выпуски поперечного сечения изменяются по длине бойка от 32-37° до 20-25° в сечение перехода на полирующий участок (Ю.Ф.Шевакин, А.З.Глейберг. "Производство труб". Металлургия, Москва, 1968, с.139-140, 160).

Недостаток данных валков, как и вышеуказанного аналога, заключается в невозможности прокатки гильз с разными диаметрами при использовании валков одного типоразмера, без замены их при переходе на другой размер заготовок, что приводит к увеличению перевалок валков и снижению тем самым производительности стана и невозможности прокатки качественных труб по стенке с отношением D/S 25 из-за продольной разностенности.

В практике ТПУ с пилигримовыми станами известен валок пилигримового стана, содержащий по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, длина которого составлена из последовательно расположенных бойка, образованного радиусом гребня валка, увеличивающейся величины, полирующего участка, имеющего постоянный радиус гребня валка, угла продольного выпуска и холостого участка, выпуски поперечного сечения ручья на одной трети протяженности бойка выполнены постоянными по величине, а на остальной части бойка плавно уменьшающимися до значения выпусков полирующего участка, при этом радиус гребня валка в конце участка с постоянной величиной выпуска составляет 1,3 радиуса гребня его начала (авт.свид. СССР № 554019, бюллетень ОИПОТЗ № 14, 1977 г.).

Использование данных валков обеспечивает прокат труб из гильз с большими отклонениями диаметров от номинала, т.е. прокат труб из гильз большего диаметра, прокатку труб с большими вытяжками, за счет чего снижается расходный коэффициент металла, исключаются потери времени на перевалки валков, но данные валки не дают возможности вести процесс прокатки тонкостенных труб с постоянной толщиной стенки по длине плети при прокатке на конусных дорнах, что приводит к продольной разностенности и сдаче труб по фактической толщине стенки, а это приводит к снижению заказной части труб и оседанию части труб на складе.

Наиболее близким по техническому решению (прототипом) является ручей пилигримового валка с переменным сечением по окружности на обжимном и полирующем участках, а поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено плавно уменьшающимся до расчетной величины половины профиля готовой трубы, т.е. глубина вреза ручья на полирующем участке изменяется в пределах от 0,5 до 1,5 мм и зависит от толщины стенки прокатываемых труб (авт.свид. СССР №358042, Бюллетень ОИПОиТЗ №34, 1972 г.).

Данные валки предназначены для прокатки толстостенных труб с целью стабилизации величины подачи металла в очаг деформации, исключения проскальзывания валков и образования "отесов" при прокатке труб с отношением D/S 7,0, т.е. при прокатке труб с толщинами стенок от 40 до 60 мм, в зависимости от диаметра труб, т.е. от отношения D/S.

Недостаток приведенного изобретения "Ручей пилигримового валка" заключается в том, что оно не решает вопрос прокатки тонкостенных труб с отношением D/S 47 с постоянной толщиной стенки по длине плети 35-36 м, где допуск по толщине стенки при одном и том же поле допуска в несколько раз меньше, чем при прокатке толстостенных труб, а 0,1 мм может вывести толщину стенки за пределы допуска и не увязывает геометрические размеры дорнов (конусность) с изменением поперечного сечения ручья по длине полирующего участка.

Задачей предложенного валка пилигримового стана является производство тонкостенных труб с отношением D/S 47 с более жесткими допусками по толщине стенки, исключение продольной разностенности по длине плети 35-36 м, снижение количества переводов труб на другие стенки, снижение выхода не заказной части труб и, как следствие, снижение расходного коэффициента металла и повышение производительности ТПУ с пилигримовыми станами.

Указанный технический результат достигается тем, что в валке пилигримового стана для прокатки тонкостенных труб, содержащего выполненный по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, состоящий по длине из последовательно расположенных бойка с увеличивающимся радиусом гребня, полирующего участка с конусной разверткой по его длине, продольного выпуска и холостого участка, полирующий участок выполнен с увеличением радиуса гребня, при этом конусность полирующего участка в развертке ручья равна конусности дорна и противоположна ей по направлению.

Сущность валка пилигримового стана для прокатки тонкостенных труб заключается в том, что для снижения количества переводов, при прокатке тонкостенных труб с отношением D/S 47, на другие стенки, снижения или исключения незаказной части труб, снижения расходного коэффициента металла, полирующий участок выполнен с увеличением радиуса гребня, при этом конусность полирующего участка в развертке ручья равна конусности дорна и противоположна ей по направлению. Таким образом, заявляемый валок пилигримового стана для прокатки тонкостенных труб соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сравнение заявляемого решения 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 соответствует патентоспособности "изобретательский уровень".

Изобретение осуществлено на ТПА 8-16" с пилигримовыми станами ОАО "ЧТПЗ" при прокатке тонкостенных труб размером 377×8 и 426×9 мм на дорнах диаметром 360/361 и 410/411 мм с конусностью 1,0 мм на длине 4000 мм. Так как длины полирующих участков, по катающим радиусам, для валков диаметром 1045 мм с калибрами 383 и 432 мм равны, соответственно, 463 и 440 мм, то для обоих пар валков увеличение гребня на полирующих участках принято равным 0,1 мм. Данные по прокатке труб по ГОСТ 8732 размером 377×8 и 426×9 мм в валках существующей и предлагаемой калибровок приведены в таблице. Из таблицы видно, что в валках существующей калибровки прокатано 60 труб (20 слитков) размером 377×8 мм и 45 труб (15 слитков) размером 426×9 мм. Из 60 труб размером 377×8 мм, прокатанных в валках существующей калибровки, 47 сдано на стенку 8 мм, 10 труб со стороны затравки могли быть сданы на стенку 9 с минусовым полем допуска, а сданы на стенку 8 с плюсовьм полем допуска, 3 трубы с затравочных (передних) концов сданы на стенку 10. Из-за продольной разностенности были произведены перерезы на 10 трубах, в обрезь пошло 6,5 м труб. Расходный коэффициент металла по данной партии труб составил 1,295. В валках, изготовленных по предлагаемой методике, прокатано также 60 труб размером 377×8 мм, из них на стенку 9 мм сдано 57 труб, а три трубы сданы на стенку 7 мм. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,273, т.е. получено снижение расходного коэффициента металла на 22 кг на тонну труб при одновременном увеличении заказной части труб на 16,7%. Аналогичная картина и при прокатке труб размером 426×9 мм. Из 45 труб размером 426×9 мм, прокатанных в валках существующей калибровки, 35 труб сдано на стенку 9 мм, 8 труб на стенку 10 и 2 трубы на стенку 11 мм. В обрезь, из-за перерезов по продольной разностенности, пошло 8,7 м труб. Из 45 труб, прокатанных в валках опытной калибровки, 40 труб сдано на стенку 9 мм, 2 трубы на стенку 8 мм и 3 трубы на стенку 10 мм. Перерезы по продольной разностенности отсутствовали. Расходный коэффициент металла по трубам, прокатанным в валках существующей калибровки, составил 1,307, а по трубам, прокатанным в валках предлагаемой калибровки, 1,289, т.е. получено снижение расходного коэффициента металла на 18 кг на тонну труб при одновременном увеличении заказной части труб на 11,1%.

Таким образом, использование валков пилигримового стана для прокатки тонкостенных труб, скалиброванных по предлагаемой методике, снижает продольную разностенность труб, количество перерезов по данному виду дефектов, увеличивает заказную часть от 11,0 до 17,0% и снижает расходный коэффициент металла от 18 до 22 кг на тонну в зависимости от размеров труб, а следовательно, снижает стоимость передела труб.

Данные но прокатке труб по ГОСТ 8732 размером 377×8 и 426×9 мм, прокатанных в валках существующей и предлагаемой калибровок
Вид калибровки	Размер труб (мм)
	377×8							426×9
	Кол-во труб (шт.)	Сдано труб на стенку				Количество перерезов по стенке	Расход. коэффиц. металла	Кол-во труб (шт.)	Сдача труб на стенку				Количество перерезов по стенке	Расход. коэффиц. металла
		7	8	9	10				8	9	10	11
Существующая	60	-	47	10	3	10	1,295	45	-	35	8	2	12	1,307
Предлагаемая	60	3	57	-	-	2	1,273	45	2	40	3	-	3	1,289