способ производства круглых прямошовных труб

Формула изобретения

Способ производства круглых прямошовных труб, включающий многопроходную формовку трубной заготовки, при которой вначале среднюю часть исходной полосы изгибают в направлении, обратном кривизне трубы, и выформовывают боковые участки полосы в виде двух дуг одинаковой кривизны, которые удерживают при последующих проходах в недеформированном состоянии, с изгибом полученной профильной полосы в последующих проходах до смыкания кромок и их сварку, отличающийся тем, что изгиб средней части исходной полосы осуществляют с кривизной, определяемой по соотношению

=(k·d-b)^-1,

где - кривизна изгиба средней части полосы, м ^-1;

d - диаметр трубы, м;

k - коэффициент пропорциональности, равный 7,1-7,7;

b - коэффициент, равный 0,026 м,

при этом длина дуги на каждом боковом участке полосы составляет 0,1-0,2 длины окружности трубы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области трубного производства, и может быть использовано при изготовлении круглых сварных прямошовных труб различного назначения.

Известен способ производства круглых прямошовных труб, включающий многопроходную формовку полосы в трубную заготовку с обратным перегибом полосы в первом проходе и одновременной выформовкой боковых участков в виде двух дуг равной кривизны, с последующей доформовкой и продольной сваркой трубной заготовки [1].

Недостаток известного способа состоит в том, что обратный перегиб полосы выполняют без учета диаметра формуемой трубы, что ведет к искажению формы трубной заготовки, снижению качества и выхода годных.

Известен также способ производства тонкостенных труб, включающий многопроходную формовку заготовки до получения в промежуточном проходе полосы с обратным прогибом в ее средней части и выформованными боковыми участками в виде двух дуг равной кривизны, соответствующих кривизне готовой трубы, придание заготовке трапецеидальной формы, сварку кромок и калибровку трубы по наружному диаметру [2].

Недостатки известного способа состоят в том, что перед сваркой трубная заготовка имеет искаженную форму, что затрудняет ее последующую калибровку по наружному диаметру. В результате снижается качество и выход годного, особенно для труб с толщиной стенки более 3 мм.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства прямошовных труб, включающий многопроходную формовку трубной заготовки, при которой вначале среднюю часть исходной полосы изгибают в направлении, обратном кривизне трубной заготовки, и выформовывают боковые участки полосы в виде двух дуг одинаковой кривизны, которые удерживают при последующих проходах в деформированном состоянии, с изгибом полученной профильной полосы в последующих проходах в противоположном направлении до смыкания кромок и их сварку [3].

Недостаток известного способа состоит в том, что сформированный в первом проходе профиль для трубы круглого сечения, с увеличением ширины полосы (диаметра трубы) теряет жесткость. Это приводит к его смещению с оси формовки, неравномерности продольных деформаций по сечению, потере точности схождения кромок и качества сварного шва. В результате ухудшается качество и выход годных труб.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении качества и выхода годных труб.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе производства круглых прямошовных труб, включающем многопроходную формовку трубной заготовки, при которой вначале среднюю часть исходной полосы изгибают в направлении, обратном кривизне трубы, и выформовывают боковые участки полосы в виде двух дуг одинаковой кривизны, которые удерживают при последующих проходах в недеформированном состоянии, с изгибом полученной профильной полосы в последующих проходах до смыкания кромок и их сварку, согласно изобретению изгиб средней части исходной полосы осуществляют с кривизной, определяемой по соотношению

=(k×d-b)^-1,

где - кривизна изгиба средней части полосы, м ^-1;

d - диаметр трубы, м;

k - коэффициент пропорциональности, равный 7,1-7,7;

b - коэффициент, равный 0,026;

при этом длина дуги на каждом боковом участке полосы составляет 0,1-0,2 длины окружности трубы.

На фиг.1 приведены экспериментально полученные значения кривизны изгиба средней части полосы для труб 9-ти различных диаметров с граничными линиями благоприятных значений; на фиг.2 - последовательность формовки полосы в круглую трубу с продольным сварным швом.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. Профиль желобчатой формы с закруглениями по боковым сторонам с радиусом, равным радиусу готовой трубы, сформированный в первом проходе, исключает в последующих проходах необходимость дополнительной деформации его боковых сторон. За счет этого снижается неравномерность продольных деформаций по сечению. Изгиб средней части полосы в направлении, обратном кривизне трубы, во-первых, повышает устойчивость профиля при дальнейшей формовке, и, во-вторых, за счет принудительного начального разведения выформованных боковых сторон дает возможность равномерно и последовательно изогнуть с заданной кривизной среднюю часть трубной заготовки в последующих проходах в замкнутый контур трубы конечного диаметра и правильной круглой формы.

На фиг.1 символами «х» отмечены экспериментально полученные значения кривизны для труб 9-ти различных стандартных диаметров d, при которых достигалось их высокое качество и выход годного, а символами «о»-неблагоприятные значения кривизны, при которых качество и выход годных труб снижались.

Из экспериментальных данных, представленных на фиг.1, следует, что все благоприятные случаи находятся в поле, ограниченном двумя линиями 1 и 2, которые аналитически описываются уравнениями: =(7,1×d-0,026)^-1 - линия 1 и =(7,7×d-0,026)^-1 - линия 2. Таким образом, обобщенное уравнение

=(k×d-b)^-1,

где - кривизна изгиба средней части полосы, м ^-1;

d - диаметр трубы, м;

k - коэффициент пропорциональности, равный 7,1-7,7;

b - коэффициент, равный 0,026 м;

описывает всю совокупность благоприятных значений кривизны для труб в исследованном интервале диаметров d=32÷89 мм. При этом следует отметить, что указанные параметры начальной формовки пригодны для любой толщины h исходной полосы, они обеспечивают ее самоцентрирование по оси формовки, выравнивают распределение напряжений растяжения и вытяжек по сечению формуемого профиля.

При коэффициенте k, превышающем 7,7, величина будет находиться выше линии 2, что свидетельствует о низком качестве и выходе годных труб. Аналогичная картина имеет место при коэффициенте k, меньшем 7,1, в этом случае значение будет расположено ниже граничной линии 1, следовательно, не будет достигнуто высокого качества труб и выхода годного.

Также экспериментально установлено, что при длине дуги на каждом боковом участке полосы менее 0,1 длины окружности трубы полоса не имеет достаточной жесткости, и доформовка боковых сторон заготовки в последующих проходах увеличит неравномерность вытяжек по сечению, что ухудшит качество прямошовных труб и выход годного. Увеличение длины дуг более 0,2 длины окружности трубы приведет к тому, что их формовка в первом проходе будет сопровождаться гофрообразованием. Это также снизит качество труб и выход годного.

Примеры реализации способа

Полосу 1 (профиль 1 на фиг.2) толщиной h=3 мм, шириной В=153 мм из стали марки СтЗсп задают в валки 5-клетевого непрерывного трубоэлектросварочного стана для формовки и сварки трубы диаметром d=48 мм (0,048 м). В первой клети стана с помощью спрофилированных горизонтальных валков среднюю часть полосы изгибают куполообразно вверх в направлении, обратном кривизне трубы, придавая ей кривизну , определяемую по соотношению

=(k×d-0,026)^-1=(7,2×0,048-0,026) ^-1=3,129 м^-1.

Одновременно с изгибом средней части полосы производят выформовывание ее боковых участков в виде двух дуг одинаковой кривизны _k, равной кривизне трубы конечного диаметра 0,048 м. При радиусе трубы

, получаем: .

Длина дуги L_k на каждом боковом участке полосы составляет 0,15 от длины окружности трубы диаметром d=0,048 м, т.е.:

L_k= ·d·0,15=3,1416×0,048 м × 0,15=0,023 м.

В результате такого профилирования трубная заготовка принимает форму профиля 2 на фиг.2.

Сформированный после первого прохода профиль 2 в дальнейшем изгибают при проходах в горизонтальных и вертикальных валках и последовательно формуют в замкнутую трубную заготовку, которую сваривают в трубу вдоль линии разъема.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице.

Таблица
Режимы производства круглых труб и показатели их эффективности
№ п/п	k	d, м	, м-1	k	L k, м	Наличие дефектов	Выход годного, %
1	7,0	0,051	3,021		0,008	присутств.	67,4
2	7,1	0,032	4,970		0,015	отсутств.	98,9
3	7,2	0,048	3,129		0,0226	отсутств.	99,1
4	7,3	0,089	1,603		0,041	отсутств.	99,7
5	7,4	0,076	1,864		0,035	отсутств.	98,7
6	7,5	0,0635	2,379		0,029	отсутств.	98,5
7	7,6	0,038	3,805		0,017	отсутств.	98,4
8	7,7	0,051	2,785		0,0235	отсутств.	98,2
9	7,8	0,057	2,389		0,053	присутств.	68,9
10	-	0,048	не регл.		не регл.	присутств.	59,1

Как следует из таблицы, при реализации предложенного способа (варианты №2-8) достигается повышение качества круглых прямошовных труб при максимальном выходе годного. В случае запредельных значений заявленных параметров качество круглых труб и выход годного снижаются. Также более низкое качество и выход годного имеет место при реализации способа-прототипа (вариант 10), который предназначен только для производства тонкостенных труб овального сечения.

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что при изгибе средней части исходной полосы с кривизной, определяемой по предложенному соотношению, и обратной кривизне трубы, в первом формующем проходе, при одновременной выформовке на боковых участках полосы двух равных дуг с кривизной, равной кривизне трубы, и длиной 0,1-0,2 длины окружности трубы, обеспечивается центрирование формуемой полосы по оси, выравниваются вытяжки по ее ширине при последующих проходах и исключается утонение и гофрообразование кромок независимо от толщины исходной полосы. В результате повышается качество прямошовных труб и выход годного. В качестве базового объекта принят способ-прототип. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства круглых прямошовных труб на 25-30%.

Литературные источники

1. Гуляев Г.И., Давыдов Ф.Д. Сравнение типов калибровок валков трубоэлектросварочных агрегатов. - Сталь, 1966 г., №11, с.48-50.

2. Авторское свидетельство СССР №462624, МПК В21С 37/06,1975 г.

3. Авторское свидетельство СССР №747559, МПК В21С 37/06, 1980 г.