Способ резки трубы на полосовую заготовку

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам резки труб на полосовую заготовку. Может быть применено при переработке демонтированных магистральных труб нефте- и газопроводов в сортовой прокат без сталеплавильного передела. Резку трубы осуществляют по винтовой линии дисковыми ножами с предварительным локальным нагревом со скоростью 350÷850°С/с до температуры 460÷670°С зоны резки концентрированным источником тепловой энергии с последующей смоткой порезанной полосовой заготовки на приемный барабан. В результате обеспечивается расширение технологических возможностей, снижение энергетических затрат. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам резки труб на полосовую заготовку. Может быть применено при переработке демонтированных магистральных труб нефте- и газопроводов в сортовой прокат без сталеплавильного передела.

Известен способ утилизации демонтированных труб магистральных трубопроводов с переработкой их в сортовой прокат (RU 2532677, БИ №31 от 10.11.2014.) В известном способе демонтированную трубу нагревают до температуры 970÷1150°С при ее транспортировке через проходной индуктор со скоростью 30÷150°С/сек и при выходе из индуктора разрезают по винтовой линии в отрезном калибре между двух валков, оси которых развернуты на угол по отношению к продольной оси трубы.

Недостатком известного способа являются избыточные энергетические затраты, связанные с необходимостью индукционного нагрева трубы до температуры 970÷1150°С перед резкой на полосовую заготовку. Кроме того, ограниченные технологические возможности, обусловленные необходимостью прокатки полосовой заготовки непосредственно после порезки без промежуточной смотки на приемный барабан, что сужает сортамент прокатываемых профилей до производства мелкосортного проката, преимущественно катанки. Порезка по винтовой линии производится за два оборота трубы, что ограничивает ширину отрезаемой полосовой заготовки до bзаг ≤ 10*h, где bзаг - ширина отрезаемой полосовой заготовки, h - толщина стенки трубы.

Изобретение устраняет недостатки известного способа. Технический результат изобретения - расширение технологических возможностей, снижение энергетических затрат при резке полосовой заготовки из трубы при bзаг ≥ 10*h, для производства фасонного проката (уголок, швеллер), преимущественно среднесортного и крупносортного. Технический результат достигается резкой трубы по винтовой линии дисковыми ножами, с предварительным локальным нагревом до температуры 460÷670°С со скоростью 350÷850°С/сек зоны резки концентрированным источником тепловой энергии с последующей смоткой порезанной полосовой заготовки на приемный барабан. Для достижения технического результата, в способе резки трубы на полосовую заготовку, включающем установку трубы на роликовый вращатель, нагрев и резку трубы на полосовую заготовку, смотку полосовой заготовки на приемный барабан, согласно изобретения, для расширения технологических возможностей и снижения энергетических затрат при резке полосовой заготовки из трубы, при bзаг ≥ 10*h, предлагается, резку трубы на полосовую заготовку производить между двумя дисковыми ножами, вращая трубу по винтовой линии опорными роликами вращателя, при этом зону резки шириной bзр=(0,2÷0,35)*h, где h - толщина стенки трубы, предварительно локально нагревать до температуры резки Трез = 460÷670°С, со скоростью 350÷850°С/сек, по крайней мере, одним источником концентрированной тепловой энергии, например лазерным резаком, и пятно нагрева от источника концентрированной тепловой энергии располагать на поверхности трубы по винтовой траектории ее движения непосредственно перед дисковыми ножами, необходимую тепловую мощность Рнагр для локального нагрева определять из выражения

Рнагр = Кист * Uзр *ρ * Смрез, где

Uзр - секундный объем зоны реза, мм3,

Uзр = bзр * h * Vрез, где

Vрез - скорость резки, находится в интервале 0,25÷0,65 м/сек;

ρ - плотность стали, в расчетах принимается 7,85 кг/м3;

См - теплоемкость стали, в расчетах принимается 465÷570 дж/кг*град;

Кист - эмпирический коэффициент, учитывающий тип источника тепловой энергии, для лазерного резака - 1,15÷1,25, для источника плазменной резки

- 1,35÷1,65; для газокислородной резки - 1,65÷2,35.

Кроме того, резку трубы начинать с отрезки передней заходной части полосовой заготовки длиной Lзч=(0,65÷1,025)*π*D, где D - диаметр трубы, при этом источником концентрированной тепловой энергии проплавлять поверхность трубы по винтовой траектории перед дисковыми ножами на глубину hпр=(0,35÷0,65)*h, где h - толщина стенки трубы, мм из интервала 3.2÷14 мм, и резку полосовой заготовки в этот период вести на пониженной скорости Vзах=(0.2÷0,45)*Vрез.

На Фиг. 1 показан общий вид машины резки трубы на полосовую заготовку, Фиг. 2 - вид Б; Фиг. 3 - Сечение А-А; Фиг. 4 - Место В, Фиг. 5 - график зависимости σт от температуры нагрева стали.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит транспортный рольганг 1с осью разворота D на угол α, вращатели 2 с опорными роликами 3, машину 4 резки трубы 5 на полосовую заготовку 6, с дисковыми ножами 7 и дополнительными опорными роликами 8, приемный барабан 9, привод 10 машины резки 4, лазерный резак 11, охлаждающие форсунки 12.

Способ осуществляют следующим образом.

Труба 5 подается на транспортный рольганг 1 (Фиг. 1). По транспортному рольгангу 1 труба 5 перемещается до упора в дополнительные опорные ролики 8. Затем производится центровка продольной оси трубы 5 с технологической осью машины резки 4 включением привода прижима опорных роликов 3 вращателей 2. Включается привод вращения опорных роликов 3 вращателей 2. Труба 5 вращается и по винтовой траектории движется в направлении дисковых ножей 7 машины резки 4. Поскольку продольная ось транспортного рольганга 1 развернута на угол α по отношению оси машины резки 4 (Фиг. 2), и α определяется из выражения

α=K*(bзаг/R), где

R - радиус трубы 5, находится в интервале 315÷710 мм;

bзаг - заданная ширина полосовой заготовки 6, из интервала 100÷450 мм;

K - коэффициент пропорциональности, равен 360°/2π=57,32;

при этом опорные ролики 3 вращателей 2 также развернуты на угол α по отношению к продольной оси трубы 5, тогда шаг винтовой траектории движения трубы 5 в направлении дисковых ножей 7 будет равен bзаг. Резку трубы 5 на полосовую заготовку 6 производят между двумя дисковыми ножами 7 (Фиг. 4), вращая трубу 5 по винтовой линии опорными роликами 3 вращателя 2, при этом зону резки шириной bзр=(0,2÷0,35)*h, где h - толщина стенки трубы 5, предварительно локально нагревают до температуры резки Трез=460÷670°С, со скоростью 350÷850°С/сек, по крайней мере, одним источником концентрированной тепловой энергии, например лазерным резаком 11, и пятно нагрева от источника концентрированной тепловой энергии располагают на поверхности трубы 5 по винтовой траектории ее движения непосредственно перед дисковыми ножами 7, необходимую тепловую мощность Рнагр для локального нагрева определяют из выражения

Рнагрист * Uзр *ρ * Смрез, где

Uзр - секундный объем зоны реза, мм3,

Uзр=bзр * h * Vрез, где

Vрез - скорость резки, находится в интервале 0,25÷0,65 м/сек;

ρ - плотность стали, в расчетах принимается 7,85 кг/м3;

См - теплоемкость стали, в расчетах принимается 465÷570 дж/кг*град;

Кист - эмпирический коэффициент, учитывающий тип источника тепловой энергии, для лазерного резака - 1,15÷1,25, для источника плазменной резки - 1,35÷1,65; для газокислородной резки - 1,65÷2,35.

Отрезанную полосовую заготовку 6 сматывают на приемный барабан 9 (Фиг. 3). Скорость резки Vрез задается такой, чтобы выполнить условие gradТ≥500°С/мм, где gradT=∂T/∂x - температурный градиент в направлении оси х линии резки (Фиг. 2), что обеспечивает дополнительное снижение предела текучести стали σт и усилие резания до 20% по отношению к пределу текучести стали при 460÷670°С (Фиг. 5). Это вызвано наличием внутренних сжимающих термических напряжений в стали, которые в очаге деформации при пластическом сдвиге дисковыми ножами 7 ускоряют пластическое течение, снижают пороговое значение упругих напряжений, предотвращают образование на кромке полосовой заготовки 6 трещин и разрывов. Дисковые ножи 7 охлаждают форсунками 12 (Фиг. 3), для предотвращения перегрева режущих кромок. Резку передней заходной части полосовой заготовки 6 длиной Lзч=(0,65÷1,025)*π*D, где D - диаметр трубы 5, до ее захвата и крепления на приемном барабане 9 ведут на пониженной скорости резки Vзах=(0,2÷0,45)*Vрез, при этом лазерным резаком 11 проплавляют поверхность трубы 5 по винтовой траектории перед дисковыми ножами 7 на глубину hпр=(0,35÷0,65)*h, где h - толщина стенки трубы 5.

Таким образом, технический результат предлагаемого изобретения состоит в разработке энергоэффективного способа резки трубы на полосовую заготовку, расширяющего технологические возможности при резке полосовой заготовки при bзаг ≥ 10*h, для производства фасонного проката (уголок, швеллер), преимущественно среднесортного и крупносортного, позволяющего с максимально возможной скоростью резки получать качественную полосовую заготовку.

Пример.

Производили резку демонтированной магистральной трубы Диаметром 1420 мм с толщиной стенки h=16 мм из стали 09Г2С на полосовую заготовку шириной bзаг=423 мм под производство крупносортного уголка 200×200 мм. Скорость резки Vрез=0,35 м/сек, Vзах=0,12 м/сек, α=8°32'. Мощность лазерного резака 5 Квт. Общее время резки одной трубы длиной 12 метров не превышало 10,5 мин. Качество кромок полосовой заготовки по поверхностным дефектам позволяло производить последующую горячую прокатку уголка 200×200×12 мм без дополнительной зачистки.

1. Способ резки трубы на полосовую заготовку, включающий установку трубы в роликовый вращатель, нагрев и резку трубы на полосовую заготовку, смотку полосовой заготовки на приемный барабан, отличающийся тем, что резку трубы на полосовую заготовку производят между двумя дисковыми ножами с вращением трубы по винтовой линии посредством опорных роликов вращателя, при этом зону резки шириной bзр=(0,2÷0,35)*h, где h - толщина стенки трубы, предварительно локально нагревают до температуры резки Трез=460÷670°С со скоростью 350÷850°С/с по меньшей мере одним источником концентрированной тепловой энергии и пятно нагрева от источника концентрированной тепловой энергии располагают на поверхности трубы по винтовой траектории ее движения непосредственно перед дисковыми ножами, при этом необходимую тепловую мощность Рнагр для локального нагрева определяют из выражения:

Рнагр = Кист * Uзр *ρ * Смрез,

где

Uзр - секундный объем зоны реза, мм3,

Uзр = bзр * h * Vрез,

где

Vрез - скорость резки в интервале 0,25÷0,65 м/с;

ρ - плотность стали, принимаемая в расчетах 7,85 кг/м3;

См - теплоемкость стали, принимаемая в расчетах 465÷570 Дж/кг*град;

Кист - эмпирический коэффициент, учитывающий тип источника тепловой энергии, для лазерного резака - 1,15÷1,25, для источника плазменной резки - 1,35÷1,65; для газокислородной резки - 1,65÷2,35.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что резку трубы начинают с отрезки передней заходной части полосовой заготовки длиной Lзч=(0,65÷1,025)*π*D, где D - диаметр трубы, при этом источником концентрированной тепловой энергии проплавляют поверхность трубы по винтовой траектории перед дисковыми ножами на глубину hпр=(0,35÷0,65)*h, где h - толщина стенки трубы, мм, из интервала 3,2÷14 мм, и резку полосовой заготовки в этот период ведут на пониженной скорости Vзах=(0,2÷0,45)*Vрез.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики. Вихревая форсунка для газовой горелки содержит корпус форсунки, выполненный с возможностью размещения в головке горелки и содержащий центральный канал, проходящий между первым и вторым концами корпуса форсунки, первая часть которого охватывает завихрительный дефлектор; вторую часть указанного центрального канала, включающую отверстие форсунки, имеющее диаметр меньший, чем диаметр первой части указанного центрального канала; третью часть указанного центрального канала, включающую смесительную камеру, имеющую диаметр больший, чем диаметр отверстия форсунки, и меньший, чем диаметр первой части указанного центрального канала; и по меньшей мере один газовый подводящий канал, выходящий из смесительной камеры на внешнюю сторону корпуса форсунки для приема газового топлива из линии подачи газового топлива и его направления в указанную смесительную камеру, при этом по меньшей мере один газовый подводящий канал находится в сообщении по текучей среде с частью меньшего диаметра топливопровода, расположенного в пределах головки горелки, причем топливопровод имеет часть большего диаметра, проходящую в осевом направлении от конца топливной трубки, а часть меньшего диаметра проходит от нижнего конца части большего диаметра.

Изобретение может быть использовано для термической резки металлов с помощью малогабаритной машины тепловой резки со сменными резаками для газовой и плазменной резки, обеспечивающей также зачистку и маркировку поверхности вырезаемых деталей красящим составом с помощью сменных инструментов.

Изобретение относится к технологическим процессам обработки металлов, а более конкретно к устройствам для выполнения газопламенных работ типа пайки, сварки, резки металлов c использованием электрохимических способов получения гремучего газа для выполнения этих работ.

Изобретение относится к ручным устройствам для газопламенной обработки материалов, в том числе к устройствам для газовой резки, сварки, наплавки и нагрева различных материалов.

Изобретение относится к сварочному оборудованию, в частности к машинным резакам для резки труб, и может быть использовано при строительстве магистральных трубопроводов при работе в условиях с ограниченным пространством.

Изобретение относится к термической резке труб большого диаметра на трубосварочных агрегатах и наиболее эффективно может быть использовано при плазменной обрезке концов неповоротных труб большого диаметра и порезки тяжелых отрезанных концов на части, удобные для уборки, транспортировки и утилизации.

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано для подбора параметров безопасного горения для устройств газопламенной резки и сварки металлов, применяемых в бытовых и производственных условиях.

Изобретение относится к газопламенной обработке металлов, а именно к газокислородной ручной и механизированной резке металлов. .

Изобретение относится к газопламенной обработке металлов и может быть использовано в различных областях техники для обработки отверстий малого диаметра, кромок, узких щелей и изделий со сложной формой поверхности.

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано при изготовлении трубы для теплообменника автомобиля. На поверхности металлической ленты образуют турбулентные вставки и по меньшей мере одно отверстие.

Изобретение относится к области производства и ремонта труб. .

Изобретение относится к устройству и способу для укладки проволочной нити для сварки электроплавлением. .

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано для бестраншейной замены трубопроводов при ремонте и реконструкции подземных инженерных коммуникаций.

Изобретение относится к области резки, а именно к агрегатам для резки труб, в том числе спиралешовных. .

Изобретение относится к бурению и может быть использовано для резки труб путем подачи устройства во внутритрубное пространство разрезаемой колонны труб. .

Изобретение относится к устройствам для обработки резанием внутренних поверхностей труб, в частности, для расточки патрубков. .

Изобретение относится к горному делу. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам резки труб на полосовую заготовку. Может быть применено при переработке демонтированных магистральных труб нефте- и газопроводов в сортовой прокат без сталеплавильного передела. Резку трубы осуществляют по винтовой линии дисковыми ножами с предварительным локальным нагревом со скоростью 350÷850°Сс до температуры 460÷670°С зоны резки концентрированным источником тепловой энергии с последующей смоткой порезанной полосовой заготовки на приемный барабан. В результате обеспечивается расширение технологических возможностей, снижение энергетических затрат. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх