Прошивной стан поперечно-винтовой прокатки

Изобретение относится трубопрокатному производству, в частности к прошивным станам поперечно-винтовой прокатки. Прошивной стан поперечно-винтовой прокатки содержит рабочую клеть с одним бочковидным верхним валком и двумя бочковидными нижними валками, оси симметрии которых смещены в вертикальной плоскости относительно оси прокатки, и привод вращения нижних валков, верхний валок снабжен приводом, расположенным с противоположной от привода нижних валков стороны рабочей клети, при этом радиус пережима верхнего валка определен по формуле ,

где R_x - радиус пережима верхнего валка, R_в - радиус пережима нижнего валка, R_з - радиус прошиваемой заготовки, h=0-200 мм - величина смещения оси симметрии нижних валков относительно оси прокатки по радиусу пережима. Изобретение обеспечивает улучшение захвата заготовки валками и повышение качества прошиваемых гильз. 4 ил.

 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а точнее к прошивным станам поперечно-винтовой прокатки.

В настоящее время на всех трубопрокатных агрегатах страны и за рубежом для получения гильз распространены два типа станов: двухвалковые прошивные станы и трехвалковые прошивные станы.

Главным критерием применения того или иного типа стана является качество прошиваемых гильз по геометрии, наличию внутренних и наружных плен, разностенности и точности размеров по диаметру, криволинейности и т.д.

Главным преимуществом двухвалкового прошивного стана является сравнительно низкая разностенность гильз, недостатком - наличие плен на их внутренней поверхности.

Главным достоинством трехвалкового прошивного стана является отсутствие плен на внутренней поверхности гильз, недостаток - повышенная разностенность.

Задача данного изобретения - использование преимуществ обоих типов стана и ликвидация их недостатков.

Известен прошивной стан поперечно-винтовой прокатки, содержащий рабочую клеть с двумя рабочими валками и привод вращения валков (В.Я.Осадчий, А.С.Вавилин и др. Технология и оборудование трубного производства. Учебник для вузов. М.: «Интернет Инжиниринг», 2001 г., с.75-82).

Особенность напряженно-деформированного состояния на входном конусе очага деформации двухвалковых станов определяет возможность разрушения металла в сечениях до носка оправки, что и приводит к образованию дефектов, а именно к появлению плен на внутренней поверхности гильз.

Более благоприятные условия для прошивки возможны на станах, где имеет место нагружение не в двух, а в трех точках по периметру заготовки.

Известен стан поперечно-винтовой прокатки, содержащий рабочую клеть с тремя валками, симметрично расположенными (под углом 120°) относительно оси прокатки, и групповой привод вращения валков (авт. свид. СССР №780914, В 21 В 19/02, заявл. 21.02.79 г., опубл. 23.11.80 г.).

В трехвалковых прошивных станах поперечно-винтовой прокатки допускается любое обжатие перед носком оправки без разрыхления в центре заготовки, уменьшается склонность к образованию внутренних плен и увеличивается коэффициент осевого скольжения. Однако, так как процесс прошивки в трех валках отличается высокими требованиями к сочетаниям параметров, то трехвалковые прошивные станы применяют для ограниченного сортамента исходной заготовки и при этом не исключается разностенность гильз. Кроме того, в трехвалковых станах с симметричным очагом деформации сложно применить индивидуальный привод - более мобильный, надежный и экономичный.

Из известных прошивных станов поперечно-винтовой прокатки наиболее близким по технической сущности является прошивной стан, содержащий рабочую клеть с имеющими одинаковую форму и длину одним верхним и двумя нижними валками, оси симметрии которых смещены в вертикальной плоскости относительно оси прокатки, и привод вращения нижних валков (патент ФРГ №1946463, В 21 В 31/08, заявл. 13.09.69 г., опубл. 5.01.78 г.).

Верхний валок, неприводной, является направляющим. Два нижних валка - рабочие.

При таком расположении валков процесс прокатки ведут со смещением оси заготовки относительно оси стана. Смещение оси заготовки благоприятно сказывается на распределении напряжений в поперечном сечении заготовки, уменьшает вероятность разрушения металла (образование полости) перед носком оправки и образования дефектов на гильзах и трубах (плены, разностенность).

Недостаток известной конструкции прошивного стана поперечно-винтовой прокатки заключается в том, что наличие холостого верхнего валка ухудшает условия захвата из-за необходимости дополнительных усилий на раскручивание этого валка, имеющего значительный момент инерции. Именно это обстоятельство и возникающие при неприводном валке реактивные силы трения, направленные в сторону, противоположную усилиям прокатки, препятствуют надежному захвату заготовки.

Другим недостатком этого прошивного стана является невозможность прокатки тонкостенных гильз, так как необходимым условием для этого должен быть минимальный зазор между нижними валками и верхним валком при прокатке всего тонкостенного сортамента гильз.

Это, в свою очередь, возможно только при условии соблюдения определенных соотношений между основными конструктивными параметрами очага деформации.

Задача настоящего изобретения состоит в создании прошивного стана, позволяющего улучшить условия захвата заготовки валками и повысить качество прошиваемых гильз.

Поставленная задача достигается тем, что в прошивном стане, содержащем рабочую клеть с одним бочковидным верхним валком и двумя бочковидными нижними валками, оси симметрии которых смещены в вертикальной плоскости относительно оси прокатки, и привод вращения нижних валков, согласно изобретению, верхний валок снабжен приводом, расположенным с противоположной от привода нижних валков стороны рабочей клети, при этом радиус пережима верхнего валка определен по формуле

,

где R_x - радиус пережима верхнего валка,

R_в - радиус пережима нижнего валка,

R_з - радиус прошиваемой заготовки,

h=0-200 мм - величина смещения оси симметрии нижних валков относительно оси прокатки по радиусу пережима.

Такое конструктивное выполнение прошивного стана поперечно-винтовой прокатки позволяет, с одной стороны, улучшить условия захвата, а, с другой стороны, уменьшить разностенность гильз и качество их внутренней поверхности благодаря более благоприятной схеме напряженного состояния при наличии трех приводных валков, расположенных асимметрично относительно оси прокатки, в результате которой используются преимущества всестороннего сжатия заготовки тремя валками и всестороннего растяжения двумя нижними валками, как в двухвалковом стане.

Экспериментами установлено, что при использовании верхнего валка с радиусом пережима, рассчитанным по предложенной формуле, обеспечивается его контакт с нижними валками с минимальным зазором, в результате чего становится возможной получение прошивкой тонкостенных гильз без появления дефектов на их поверхности.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на чертежи, на которых:

на фиг.1 изображен прошивной стан поперечно-винтовой прокатки, общий вид сверху;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - вид Б на фиг.2;

на фиг.4 - схема расположения валков по радиусу пережима.

Прошивной стан поперечно-винтовой прокатки состоит из рабочей клети 1 и привода вращения валков рабочей клети.

Рабочая клеть 1 содержит станину 2, на которой в горизонтально расположенных барабанах 3 и 4 смонтированы нижние бочковидные валки 5 с возможностью изменения положения оси их симметрии как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях, на угол подачи с помощью известных механизмов. Верхний бочковидный валок 6 расположен в барабане 7, смонтированном в откидной крышке 8 с возможностью изменения положения оси симметрии валка 6 в вертикальной плоскости и на угол подачи известными механизмами.

Изменяя положение валков 5 и 6, ось прошивки может быть смещена вверх или вниз относительно оси симметрии стана.

Два нижних валка 5 и верхний валок 6 имеют одинаковую форму и длину.

Радиус R_x пережима верхнего валка 6 определен по формуле

,

где R_x - радиус пережима верхнего валка,

R_в - радиус пережима нижнего валка,

R_з - радиус прошиваемой заготовки,

h=0-200 мм - величина смещения оси симметрии нижних валков относительно оси прокатки.

Нижние валки 5 через шпиндели 9, расположенные на входной стороне стана, связаны через редуктор 10 с электродвигателем 11. Возможно также применение индивидуального привода для каждого нижнего валка 5.

Верхний валок 6 через шпиндель 12, расположенный на выходной стороне стана, связан с редуктором 13 и электродвигателем 14.

При прошивке заготовки на прошивном стане поперечно-винтовой прокатки основное движение и формоизменение металла происходит под действием сил трения поверхности металла с валками в очаге деформации, образованном двумя нижними валками 5 и одним верхним валком 6, со смещением оси прошивки относительно оси симметрии стана. Заготовка подается в очаг деформации любым известным способом и прошивается.

Смещение оси прошивки относительно оси симметрии стана создает благоприятную схему напряженно-деформированного состояния металла заготовки, при этом минимальный зазор в зоне контакта валков исключает искажение наружной поверхности металла, что особенно важно при получении тонкостенных гильз.

Предложенный прошивной стан поперечно-винтовой прокатки по сравнению с известными позволяет улучшить условия захвата заготовки, повысить качество гильз.

Прошивной стан поперечно-винтовой прокатки, содержащий рабочую клеть с одним бочковидным верхним валком и двумя бочковидными нижними валками, оси симметрии которых смещены в вертикальной плоскости относительно оси прокатки, и привод вращения нижних валков, отличающийся тем, что верхний валок снабжен приводом, расположенным с противоположной от привода нижних валков стороны рабочей клети, при этом радиус пережима верхнего валка определен по формуле

,

где R_x - радиус пережима верхнего валка;

R_в - радиус пережима нижнего валка;

R_з - радиус прошиваемой заготовки;

h=0-200 мм - величина смещения оси симметрии нижних валков относительно оси прокатки по радиусу пережима.