Способ подготовки и калибровки валков пилигримовых станов

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к технологическому инструменту, в частности к способу подготовки и калибровки валков пилигримовых станов. Способ подготовки и калибровки валков пилигримовых станов включает отливку профиля валков из углеродистой стали (типа 45Л), механическую обработку бочек и шеек валков относительно оси, многократную черновую механическую обработку профиля ручья валков под наплавку на вальцетокарных станках по копиру, многократную наплавку рабочего профиля валков, т.е. бойка, полирующего участка, угла продольного выпуска, износостойкой, жаростойкой проволокой типа СВ30Х25Н16Г7 на наплавочной установке по копиру с припуском под механическую обработку, многократную механическую обработку на вальцетокарных станках с последующей шлифовкой по копиру относительно оси валков, при этом за базу при механической обработке и шлифовке калибра валков на вальцетокарных станках по копиру принимают геометрические размеры шеек валков, которые при износе (овале) шеек более 1,0 мм перетачивают и перешлифовывают на новый размер относительно оси валков. Изобретение обеспечивает снижение поперечной разностенности, количества перерезов по стенке, расходного коэффициента металла, а следовательно, улучшение качественных показателей по толщине стенки труб и снижение их стоимости.

 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к технологическому инструменту, в частности к способу подготовки и калибровки валков пилигримовых станов.

В трубной промышленности Германии, при производстве бесшовных горячекатаных труб, на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами используются кованные валки из легированных марок стали, которые по мере износа и образования сетки разгарных трещин перетачиваются на меньший диаметр с сохранением постоянной длины рабочей дуги (боек, полирующий участок и угол продольного выпуска). С увеличением количества переточек и шлифовок уменьшается диаметр валков, а для сохранения постоянства длины рабочей дуги, определяющей качество труб по толщине стенки и производительность трубопрокатной установки, уменьшают угол холостого участка валков, что значительно снижает время, затрачиваемое на возврат штока воздушного цилиндра подающего аппарата и, как следствие, приводит к снижению частоты вращения валков, а следовательно, к снижению производительности трубопрокатной установки. С другой стороны, при калибровке пилигримовых валков с постоянной длиной дуги контакта валков с гильзой-трубой, необходимо несколько комплектов подающих аппаратов с разной длиной пути отката и диаметром поршня. Замена подающих аппаратов приводит к потере рабочего времени. Валки после каждой переточки и шлифовки уменьшаются в диаметре на 10-15 мм и после 10-15 переточек бракуются или перетачиваются на меньший калибр для прокатки труб меньшего диаметра (Г.Видера, Г.Эверсберг, К.Хойслер. Усовершенствование технологии и устройства для метода горячего пильгерования. Доклад на симпозиуме, Москва, октябрь, 1986 г.).

Недостатком данного способа является то, что с увеличением количества переточек снижается производительность трубопрокатных установок и увеличивается расход валков.

Наиболее близким техническим решением является способ подготовки и калибровки валков пилигримовых станов, включающий отливку профиля валков из углеродистой стали (типа 45Л), механическую обработку бочек и шеек валков относительно оси, многократную черновую механическую обработку профиля ручья валков под наплавку на вальцетокарных станках по копиру, многократную наплавку рабочего профиля валков (боек, полирующий участок, угол продольного выпуска) износостойкой, жаростойкой проволокой (типа СВ30Х25Н16Г7) на наплавочной установке по копиру с припуском под механическую обработку, многократную механическую обработку на вальцетокарных станках с последующей шлифовкой по копиру относительно оси валков, с постоянной рабочей дугой контакта валков с гильзой-трубой, с чистотой поверхности после механической обработки R_z≤80 мкм и шлифовку рабочей поверхности с чистотой R_z≤40 мкм. При этом наплавка и переточка валков производятся многократно (до выхода их из-за поломок по телу или шейкам). Стойкость валков и производительность трубопрокатных установок возросла при неизменном качестве труб по стенке (Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин, Металлургиздат, Москва, 1962 г., с.350-356).

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Так как в момент захвата гильзы валки испытывают усилия ударного действия и подшипники качения выходят из строя (разрушаются), поэтому на всех трубопрокатных агрегатах с пилигримовыми станами валки вращаются в подшипниках скольжения. Практика эксплуатации валков пилигримовых станов показывает, что по длине калибра валка от нулевой точки до начала холостого участка давление металла на валок пилигримового стана возрастает от нуля до максимума, а затем снижается к началу холостого участка до нуля. Максимальное усилие (давление) металла на валок приходится на участок бойка в районе 30-35° от нулевой точки, что приводит к интенсивному износу калибра в данном месте и шеек валков с противоположной стороны. Износ шеек валков приводит к увеличению калибра валков, а следовательно, к увеличению разностенности труб (В.П.Анисифоров, А.В.Коновалов, А.В.Минкин, А.В.Сафьянов. Комплексное исследование нагруженности режимов прокатки и долговечности пилигримового стана, Москва, сб. ВНИИМЕТМАШ, №30, 1972; и Ю.М.Матвеев, М.А.Шубик, Л.Л.Ситников, В.К.Лома, А.В.Сафьянов. Анализ условий работы валков пилигримовых станов, Бюллетень ЦНИИЧМ, №6, 1968 г.).

Целью предложенного способа подготовки и калибровки валков пилигримовых станов является снижение разностенности тонкостенных труб, улучшение их геометрических размеров по толщине стенки, увеличение выхода годного и, как следствие, снижение расходного коэффициента металла при производстве заготовка (слиток) - труба.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе подготовки и калибровки валков пилигримовых станов, включающим отливку профиля валков из углеродистой стали (типа 45Л), механическую обработку бочек и шеек валков относительно оси, многократную черновую механическую обработку профиля ручья валков под наплавку на вальцетокарных станках по копиру, многократную наплавку рабочего профиля валков износостойкой, жаростойкой проволокой на наплавочной установке по копиру с припуском под механическую обработку, многократную механическую обработку на вальцето-карных станках с последующей шлифовкой по копиру относительно оси валков, за базу при механической обработке и шлифовке калибра валков на вальцетокарных станках по копиру принимают геометрические размеры шеек валков и при износе овализации шеек валков при их износе D_max-D_min≥1,0 мм, где D_max - максимальный диаметр шеек валков, мм; D_min - минимальный диаметр шеек валков при износе, мм, их перетачивают и перешлифовывают на новый размер относительно оси валков.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ подготовки и калибровки валков пилигримовых станов отличается тем, что за базу при механической обработке и шлифовке калибра валков на вальцетокарных станках по копиру принимают геометрические размеры шеек валков, а при овализации шеек валков более 1,0 мм их перетачивают и перешлифовывают на новый размер относительно оси валков. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Сравнение заявляемого способа, не только с прототипом но и с другими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, что соответствует условию патентноспособности "изобретательский уровень".

Способ опробован и осуществлен на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16" ОАО "ЧТПЗ" при изготовлении валков пилигримового стана с калибром 432 мм для прокатки труб диаметром 426 мм с толщиной стенки 9-10 мм. Для проведения эксперимента были взяты две пары валков с диаметром бочек 1045 мм и диаметром шеек 440 мм. Первая пара валков имела диаметр шеек валков 440±0,1 мм, т.е. новая пара валков после наплавки, калибровки и шлифовки на станке КЖ-57 по заводскому копиру для прокатки тонкостенных труб. Вторая пара валков имела 11 переточек, наплавок и механических обработок калибра. Приводные шейки валков имели износ (овализацию) с стороны холостых участков 1,05 (верхний валок) и 1,1 мм (нижний валок), а холостые шейки, соответственно, 0,95 и 1,05 мм. Валки поочередно устанавливались в стан №2 в одной и той же смене, т.е. прокатку труб производил один вальцовщик. В каждой паре валков было прокатано по 35 гильз размером 620×440_вн.×2800 мм в трубы размером 426×9×31500 мм, которые разрезались пилой горячей резки на три трубы - крата. Таким образом, в каждой паре валков прокатано по 105 труб длиной 10500 мм. После подрезки концов и снятия фаски на всех трубах с обоих концов производился замер толщины стенки в 8-ми точках по периметру. Определялась средняя толщина стенки и средняя поперечная разностенность труб, прокатанных по существующему и предлагаемому способам подготовки и калибровки валков пилигримовых станов. Средняя толщина стенки труб, прокатанных по предлагаемому способу подготовки и калибровки валков пилигримовых станов, составила 9,03 мм, а средняя поперечная разностенность +11,5/-10,5% (по ГОСТ 8732 - ±12,5%), т.е. все трубы по стенке отвечали требованиям ГОСТ 8732. Средняя толщина стенки труб, прокатанных по существующему способу подготовки и калибровки валков пилигримовых станов, составила 9,16 мм, а средняя поперечная разностенность +13,5/-10,0%. Пятнадцать труб или 14,3% были отправлены на повторный перерез по толщине стенки. Расходный коэффициент металла, по трубам, прокатанным в валках, подготовленных и скалиброванных по предагаемому способу, составил 1,263, а по трубам, прокатанным в валках подготовленных и скалиброванных по существующему способу, 1,272, т.е. кроме снижения поперечной разностенности труб получено снижение расходного коэффициента металла на 9,0 кг на тонну труб.

Таким образом, использование предлагаемого способа подготовки и калибровки валков пилигримовых станов позволит снизить поперечную разностенность (общее поле допуска) в среднем с 23,5 до 22,0% (в условиях ОАО "ЧТПЗ" при прокатке труб размером 426×9 мм), снизить количество перерезов по стенке на 14,3%, за счет чего получить снижение расходного коэффициента металла на 9,0 кг на тонну труб, а следовательно, улучшить качественные показатели по толщине стенки труб и снизить их стоимость.

Способ подготовки и калибровки валков пилигримовых станов, включающий отливку профиля валков из углеродистой стали типа 45Л, механическую обработку бочек и шеек валков относительно оси, многократную черновую механическую обработку профиля ручья валков под наплавку на вальцетокарных станках по копиру, многократную наплавку рабочего профиля валков износостойкой жаропрочной проволокой на наплавочной установке по копиру с припуском под механическую обработку, многократную механическую обработку на вальцетокарных станках с последующей шлифовкой по копиру относительно оси валков, отличающийся тем, что за базу при механической обработке и шлифовке профиля валков на вальцетокарных станках по копиру принимают геометрические размеры шеек валков и при овализации шеек валков при их износе D_max - D_min≥1,0 мм, где D_max - максимальный диаметр шеек валков, мм; D_min - минимальный диаметр шеек валков при износе, мм, их перетачивают и перешлифовывают на новый размер относительно оси валков.