Патент на изобретение №2294251

(54) ВАЛОК ПИЛИГРИМОВОГО СТАНА ДЛЯ ПРОКАТКИ ТОЛСТОСТЕННЫХ ТРУБ БОЛЬШОГО И СРЕДНЕГО ДИАМЕТРОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к трубопрокатному инструменту, а именно к калибровке валков пилигримовых станов для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров, и может быть использовано на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами. Валок пилигримового стана для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров имеет 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 или плавно уменьшающийся радиус гребня валка, угла продольного выпуска и холостого участков, при этом поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено плавно уменьшающимся на величину , но не более половины допускаемого отклонения по диаметру трубы, значение которой определяют из выражения =(0,10-0,65)D/S, где S – толщина стенки труб, мм; D – диаметр труб, мм; 0,10 – коэффициент для труб с отношением D/S=15,0, 0,65 – для труб с отношением D/S4,0, а при отношении D/S от 15 до 10 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполняют уменьшающимся на величину ₁=0,5-1,0 мм, при D/S от 10 до 6,0 ₂=1,0-1,5,0 мм, а при D/S6,0 ₃=1,5-2,0 мм. Изобретение обеспечивает изготовление котельных и толстостенных труб с более жесткими допусками по стенке, полностью исключает брак труб по “отесам”, значительно снижает расходный коэффициент металла при переделе заготовка – толстостенная труба и, как следствие, снижает стоимость передела толстостенных труб. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к трубопрокатному инструменту, а именно к способу калибровки валков пилигримовых станов для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров, 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 участок с постоянным сечением в виде круга с выпусками (Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин. “Горячая прокатка труб”, изд. Металлургия, Москва, 1962, с.314-328).

Недостатком этих валков является то, что они позволяют прокатывать заготовки только одного диаметра в трубы с относительно тонкими стенками, т.е. с отношением D/S25.

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 заготовок 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/S25.

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 (переходного) и холостого участков, 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. св. 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. Данные валки не дают возможности вести процесс прокатки толстостенных труб с дозированной величиной подачи, что в свою очередь приводит к незаполнению калибра и образованию на теле труб “отесов” – провалов по диаметру и утонению стенки.

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 № 34, 1972 г.).

Использование данных валков позволило стабилизировать величину подачи металла в очаг деформации, исключить проскальзывание валков и образование “отесов” при прокатке труб с отношением D/S7,0, 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 труб с отношением D/S<7,0 и не увязывает геометрические размеры труб с изменением поперечного сечения ручья по длине полирующего участка, т.е. с отношением D/S.

Задачей изобретения является производство толстостенных труб большого и среднего диаметров с отношением D/S от 15 до 4,0 с более жесткими допусками по толщине стенки, исключение брака труб по “отесам”, снижение расходного коэффициента металла и повышение производительности ТПУ с пилигримовыми станами при прокатке труб данного сортамента.

Указанная задача достигается тем, что в валке пилигримового стана для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров, содержащего по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, длина которого составлена из последовательно расположенных бойка, полирующего участка, имеющего плавно уменьшающееся поперечное сечение по длине ручья, угла продольного выпуска и холостого участков, поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено плавно уменьшающимся на величину , но не более половины допускаемого отклонения по диаметру трубы, значение которой определяют из выражения =(0,10-0,65)D/S, где S – толщина стенки труб, мм; D – диаметр труб, мм; 0,10 – коэффициент для труб с отношением D/S=15,0; 0,65 – коэффициент для труб с отношением D/S4,0, при отношении D/S от 15 до 10 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину ₁=0,5-1,0 мм, при отношении D/S от 10 до 6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величну ₂=1,0-1,5 мм, а при отношении D/S6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину ₃=1,5-2,0 мм, причем меньшие значения относятся к трубам диаметром 273 мм, а большие значения – к трубам диаметром 426 мм и более, по окружности бочки

Сущность способа заключается в том, что с целью исключения брака толстостенных труб с отношением D/S от 15 до 4,0 по “отесам”, снижения допуска по толщине стенки, а следовательно, снижения расходного коэффициента металла при прокатке котельных и толстостенных труб, поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено плавно уменьшающимся на величину , но не более половины допускаемого отклонения по диаметру трубы, значение которой определяют из выражения =(0,10-0,65)D/S, где S – толщина стенки труб, мм; D – диаметр труб, мм; 0,10 – коэффициент для труб с отношением D/S=15,0; 0,65 – коэффициент для труб с отношением D/S4,0, при отношении D/S от 15 до 10 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину ₁=0,5-1,0 мм, при отношении D/S от 10 до 6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величну ₂=1,0-1,5 мм, а при отношении D/S6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину ₃=1,5-2,0 мм, причем меньшие значения относятся к трубам диаметром 273 мм, а большие значения – к трубам диаметром 426 мм и более.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемый валок пилигримового стана для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров отличается тем, что поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено плавно уменьшающимся на величину , но не более половины допускаемого отклонения по диаметру трубы, значение которой определяют из выражения =(0,10-0,65)D/S, где S – толщина стенки труб, мм; D – диаметр труб, мм; 0,10 – коэффициент для труб с отношением D/S=15,0; 0,65 – коэффициент для труб с отношением D/S4,0, при отношении D/S от 15 до 10 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину ₁=0,5-1,0 мм, при отношении D/S от 10 до 6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величну ₂=1,0-1,5 мм, а при отношении D/S6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину ₃=1,5-2,0 мм, причем меньшие значения относятся к трубам диаметром 273 мм, а большие значения – к трубам диаметром 426 мм и более.

Таким образом, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию “изобретательский уровень”.

Сравнение заявляемого валка не только с прототипом, но и с другими техническими решенниями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый валок от прототипа, что соответствует патентноспособности “изобретательский уровень”.

Изобретение осуществлено на ТПА 8-16″ с пилигримовыми станами ОАО “ЧТПЗ” при прокатке котельных труб по ТУ 14-3Р-55-2001 из стали марки 15Х1М1Ф размером 426×35, 426×50 и 426×75 мм в валках существующей (цеховой) калибровки для прокатки толстостенных труб с плавным уменьшением поперечного сечения по длине полирующего участка ₁=1,0 мм. Прокатка труб размером 426×50 мм производилась также в валках предложенной калибровки с плавным уменьшением поперечного сечения по длине полирующего участка ₂=1,5 мм, труб размером 426×75 мм в валках с ₃=2,0 мм (валки изготовлены в соответствии с формулой предполагаемого изобретения). Данные по прокатке котельных труб в валках цеховой и предлагаемых калибровок приведены в таблице. В производство для прокатки труб каждого размера было задано по 5 сверленых заготовок из стали марки 15Х1М1Ф размером 600×100×1700 мм. После прокатки каждого размера труб производили замер толщины стенки и определяли расходный коэффициент металла. Из таблицы видно, что трубы размером 426×50 и 426×75 мм, прокатанные в валках новых калибровок, имеют меньшую поперечную разностенность и меньший расходный коэффициент металла. На трубах размером 426×75 мм, прокатанных в валках цеховой калибровки, наблюдались отрезы (брак) по “отесам”, т.е. утонению стенки из-за нестабильности подачи металла в очаг деформации. Средний расходный коэффициент металла по партии труб, прокатанных в валках цеховой калибровки, составил 1,264, а в валках, скалиброванных в соответствии с формулой изобретения, 1,245, т.е. получено снижение расходного коэффициента металла на 19 кг на тонну труб.

Таким образом, использование валков пилигримового стана для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров, скалиброванных по предлагаемой методике, а именно выполнение поперечное сечение ручья по длине полирующего участка плавно уменьшающимся на величину , но не более половины допускаемого отклонения по диаметру трубы, значение которой определяют из выражения =(0,10-0,65)D/S, а для снижения количества пар валков поперечное сечение полирующего участка выполняли уменьшающимся на величины ₁, ₂ и ₃, позволило прокатать котельные толстостенные трубы с более жесткими допусками по стенке, полностью исключить брак труб по “отесам”, значительно снизить расходный коэффициент металла при переделе заготовка – толстостенная труба, а, следовательно, снизить стоимость передела труб.

Формула изобретения

1. Валок пилигримового стана для прокатки толстостенных труб большого и среднего диаметров, содержащий по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, длина которого составлена из последовательно расположенных бойка, полирующего участка, имеющего плавно уменьшающееся поперечное сечение по длине ручья, угла продольного выпуска и холостого участков, отличающийся тем, что поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено плавно уменьшающимся на величину , но не более половины допускаемого отклонения по диаметру трубы, значение которой определяют из выражения

=(0,10-0,65)D/S,

где S – толщина стенки труб, мм;

D – диаметр труб, мм;

0,10 – коэффициент для труб с отношением D/S=15,0,

0,65 – коэффициент для труб с отношением для D/S4,0.

2. Валок пилигримового стана по п.1, отличающийся тем, что при отношении D/S от 15 до 10 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину ₁=0,5-1,0 мм, при отношении D/S от 10 до 6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину ₂=1,0-1,5 мм, а при отношении D/S6,0 поперечное сечение ручья по длине полирующего участка выполнено уменьшающимся на величину ₃=1,5-2,0 мм, причем меньшие значения относятся к трубам диаметром 273 мм, а большие значения к трубам диаметром 426 мм и более.