Оправка косовалкового прошивного стана

Полезная модель относится к трубному производству, а именно к технологическому инструменту, и может быть использована при производстве бесшовных горячедеформированных труб.
Известна оправка прошивного стана (патент РФ №2037350, В21В 25/04, В21В 19/04, опубл. 19.06.1995), которая включает носик с кольцевой выемкой на его цилиндрической части, конический рабочий участок и калибрующий цилиндрический участок, которые имеют полость и систему наклонных каналов в стенке, выходящих на поверхность в начале рабочего участка оправки. При этом к кольцевой выемке носика подведена дополнительная группа наклонных каналов, соединяющих наружную поверхность с передним торцевым участком полости.
Недостатки оправки состоят в том, что в процессе прошивки на заднем конце гильз образуются дефекты в виде приваренных к торцу гильз частиц подхоложенного металла, называемых «пятаками», которые при дальнейшей раскатке могут приводить к дефектам на готовых трубах, а также служить причиной аварий на раскатных станах.
Известна оправка прошивного стана для прошивки слитков и заготовок из сплавов на основе титана (патент РФ №2297894, В21В 25/00, В21В 19/04, опубл. 27.04.2007), принятая за прототип. Оправка состоит из носика, имеющего форму конуса и выполненного с закругленным передним концом, рабочей части, осуществляющей основную деформацию стенки гильз, цилиндрического пояска для формирования внутреннего диаметра и калибровки гильз по стенке и обратного конуса, выполненного в виде цилиндрического хвостовика определенной длиной и диаметром.
К недостаткам прототипа относится образование в процессе прошивки на заднем конце гильз дефектов в виде рваных торцов, называемых «корона», которые при последующей раскатке могут ухудшать геометрию, снижать качество готовых труб и ресурс работы оправок раскатных станов.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении качества гильз за счет исключения дефектов на заднем торце заготовки, в том числе в виде приваренных частиц металла и «рваных» торцов.
Поставленная задача решается за счет того, что в оправке косовалкового прошивного стана, состоящей из носика, имеющего форму конуса и выполненного с закругленным передним концом, прошивного конуса, выполненного с выпуклой рабочей поверхностью, раскатного конуса, калибрующего пояска и обратного конуса, согласно полезной модели, образующая конической поверхности носика в продольном сечении составляет с продольной осью оправки угол 60±10°. Кроме того, диаметр носика оправки в месте сочленения с прошивным конусом оправки составляет 0,07÷0,09 длины оправки, а образующая раскатного конуса оправки в продольном сечении выполнена по касательной к дуге образующей прошивного конуса в точке сопряжения этих образующих.
Полезная модель иллюстрируется рисунком, на котором схематично представлена предлагаемая оправка. Оправка косовалкового прошивного стана состоит из носика 1, имеющего форму конуса и выполненного с закругленным передним концом, прошивного конуса 2 с выпуклой рабочей поверхностью, раскатного конуса 3, калибрующего пояска 4 и обратного конуса 5. Образующая конической поверхности носика 1 в продольном сечении составляет с продольной осью оправки угол 60±10°.
Указанный угол является оптимальным для центрирования подпрессованного слоя металла заготовки во время прошивки, исключает его срыв и приварку к торцу гильзы, что исключает образование дефектов на заднем торце заготовки и повышает ее качество. Кроме того, такое исполнение носика оправки снижает налипание металла на оправку и исключает увеличение диаметра носика, что повышает лобовое сопротивление оправки при прошивке заготовок. В случае, если угол превышает 60+10°, повышается риск оплавления носика оправки, что может привести к получению внутренних дефектов или разрушению оправки во время прошивки. При угле менее 60-10° повышается лобовое сопротивление и происходит более интенсивное увеличение диаметра носика оправки в процессе работы, что приводит к преждевременному выходу оправки из строя.
Передний конец носика может быть обработан, например механически, для придания ему радиуса скругления, что обеспечивает более точное совмещение носика оправки с зацентровочным отверстием заготовки. При этом на начальном этапе прошивки происходит разрушение подпрессованного уплотненного слоя металла, формирующегося при контакте нагретого торца заготовки с холодным бойком зацентровщика, а затем - с оправкой прошивного стана.
H
опр
Кроме того, более точное совмещение носика оправки с зацентровочным отверстием заготовки происходит при выполнении диаметра носика оправки D в месте сочленения с прошивным конусом 2 величиной 0,07÷0,09 от длины оправки L, что приводит к снижению количества внутренних дефектов в гильзах, а также волнистости поверхности и поперечной разностенности получаемых гильз, которые образуются, если диаметр носика оправки в месте сочленения с прошивным конусом будет составлять более 0,09 или менее 0,07 от длины оправки.
Выполнение образующей раскатного конуса 3 оправки в продольном сечении по касательной к дуге образующей прошивного конуса 2 в точке сопряжения этих образующих обеспечивает наименьшее сопротивление деформации в осевом направлении, что, в свою очередь, приводит к снижению волнистости поверхности гильзы, повышению ее качества и увеличению скорости прошивки.
Н
опр
Оправка работает следующим образом. Оправку предлагаемой конструкции, у которой образующая конической поверхности носика в продольном сечении составляет с продольной осью оправки угол 60±10°, устанавливают в очаг прошивного стана. При этом предпочтительно диаметр носика оправки D в месте сочленения с прошивным конусом оправки составляет 0,07÷0,09 длины оправки L, а образующая раскатного конуса оправки в продольном сечении выполнена по касательной к дуге образующей прошивного конуса в точке сопряжения этих образующих. Диаметр оправки подбирают в соответствии с необходимым внутренним диаметром гильзы. Общую длину оправки выполняют такой величиной, чтобы обеспечить требуемую толщину стенки гильзы и обжатие перед носиком оправки в пределах 5-6%. Прошивку осуществляют в соответствии с действующей технологией. Применение оправки обеспечивает увеличение скорости прошивки, исключает срыв подпрессованного металла с носика оправки и приварку его к заднему торцу гильзы, а также уменьшает налипание металла на оправку, образование внутренних дефектов и обеспечивает требуемые геометрические параметры гильзы.
Предлагаемая оправка косовалкового прошивного стана была опробована при производстве труб размером 406,4×17,5 мм на прошивном стане ТПА 159-426 в ТПЦ-3 АО «Волжский трубный завод». Использовали оправку диаметром 407 мм, длиной 775 мм, у которой образующая конической поверхности носика в продольном сечении составляет с продольной осью оправки угол 60°, диаметр носика оправки в месте сочленения с прошивным конусом составляет 55 мм. Острие носика было механически обработано для придания ему радиуса скругления 5 мм. При этом происходило более точное совмещение носика оправки с зацентровочным отверстием заготовки в процессе прошивки. Также были опробованы две оправки таких же размеров, но образующая конической поверхности носика оправок в продольном сечении составляла с продольной осью 65° и 54°, соответственно.
В таблице показаны результаты, полученные при изготовлении горячекатаных труб с использованием действующей оправки и оправки предлагаемой конструкции.
Прошивку с использованием экспериментальных оправок осуществляли по действующей технологии, в результате осевая скорость прошивки возросла примерно на 5%, был исключен срыв подпрессованного металла с носиков предлагаемых оправок и приварка его к заднему торцу гильзы. Кроме того, снизилось налипание металла на оправки, было практически полностью исключено увеличение диаметра носиков и обеспечены требуемые геометрические параметры гильзы.
Использование предлагаемой оправки позволит избежать появления дефектов на заднем конце гильз и за счет этого повысить качество горячекатаных труб, получаемых в том числе на трубопрокатных агрегатах с двух- и трехвалковыми прошивными станами.