СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ НА НЕПРЕРЫВНЫХ ТРУБОСВАРОЧНЫХ АГРЕГАТАХ
METHOD OF TUBE PRODUCTION AT CONTINUOUS TUBE WELDING UNITS

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, в частности, на непрерывных трубосварочных агрегатах.
Известен способ изготовления труб на непрерывных трубосварочных агрегатах, включающий использование штрипса с шириной, увеличенной на максимально-допустимое значение утяжки полосы по ширине при ее деформации, сварку встык концов штрипсов отдельных рулонов в непрерывную полосу, деформацию полосы путем знакопеременного изгиба за счет ее протягивания тянущим устройством через многороликовое гибочное устройство с неприводными роликами и с возможностью изменения от 0 до 180° углов изгиба полосы гибочными роликами, определение величины вытяжки полосы в многороликовом гибочном устройстве и ее регулирование путем изменения суммарной величины углов всех изгибов полосы в этом устройстве в зависимости от ее толщины при ограничении величины вытяжки полосы на уровне, обеспечивающем величину ее утяжки по ширине не выше максимально допустимой, формовку полосы в трубную заготовку, сварку ее кромок и калибровку или профилирование сваренной трубы, например, способ по патенту РФ №2351423.
Недостатком этого способа является узкий диапазон величин возможного регулирования вытяжки полосы.
Известен также способ изготовления труб на непрерывных трубосварочных агрегатах, включающий сварку встык концов штрипсов отдельных рулонов в непрерывную полосу, деформацию полосы путем знакопеременного изгиба за счет ее протягивания тянущим устройством через трехроликовое гибочное устройство с неприводными роликами, в котором зазор между крайними роликами больше двух толщин полосы, диаметр среднего ролика меньше диаметра крайних роликов, угол охвата среднего ролика полосой больше 180°, и средний ролик вместе с полосой прижимается к крайним роликам натяжением полосы, формовку полосы в трубную заготовку, сварку ее кромок и калибровку или профилирование сваренной трубы, например, способ по а.с. СССР №1500405.
Недостатком этого способа является отсутствие возможности для регулирования величины вытяжки деформируемой полосы.
Задачей заявляемого изобретения является расширение диапазона регулирования вытяжки деформируемой полосы, увеличение за счет этого количества ее участков, деформированных до заданной, минимально допустимой, толщины, и обеспечение таким путем снижения расхода металла на единицу длины изготавливаемых труб.
Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления труб на непрерывных трубосварочных агрегатах, включающем использование штрипса с шириной, увеличенной на максимально допустимое значение утяжки полосы по ширине при ее деформации, сварку встык концов штрипсов отдельных рулонов в непрерывную полосу, деформацию полосы путем знакопеременного изгиба за счет ее протягивания тянущим устройством через многороликовое гибочное устройство с неприводными роликами и с возможностью изменения от 0 до 180° углов изгиба полосы гибочными роликами, определение величины вытяжки полосы в многороликовом гибочном устройстве, регулирование величины вытяжки деформируемой полосы путем изменения суммарной величины углов всех изгибов полосы в многороликовом гибочном устройстве, формовку полосы в трубную заготовку, сварку ее кромок и калибровку или профилирование сваренной трубы, согласно изобретению:
1. Между многороликовым гибочным устройством и тянущим устройством устанавливается трехроликовое гибочное устройство с неприводными роликами, в котором зазор между крайними роликами больше двух толщин полосы, диаметр среднего ролика меньше диаметра крайних роликов, угол охвата среднего ролика полосой больше 180°, и средний ролик вместе с полосой прижимается к крайним роликам натяжением полосы.
2. Деформируется полоса путем ее протягивания тянущим устройством через многороликовое и трехроликовое гибочные устройства.
3. Измеряется толщина полосы до деформации.
4. Определяется величина суммарной вытяжки полосы в обоих гибочных устройствах.
5. Регулируется величина суммарной вытяжки полосы на уровне значения, равного отношению измеряемой толщины полосы к заданной, минимально допустимой, ее толщине после деформации, путем изменения суммарной величины углов всех изгибов полосы в многороликовом гибочном устройстве с ограничением ее вытяжки в этом устройстве значением, обеспечивающим величину утяжки полосы по ширине, не превышающую максимально допустимую.
6. Ограничивается величина суммарной вытяжки участков полосы со стыком на уровне, обеспечивающем вероятность разрыва стыков не более 1%.
На рисунке 1 приведена схема осуществления предлагаемого способа, где
1 - стыкосварочная машина, 2 - непрерывная полоса, 3 - толщиномер, 4 - многороликовое гибочное устройство, 5 - трехроликовое гибочное устройство, 6 - тянущее устройство, 7, 8 и 9 - следящие ролики, 10 - формовочный стан, 11 - сварочный узел, 12 - калибровочно-профилировочный стан, 13 - труба.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом:
1. Рулоны штрипса с шириной, увеличенной на максимально допустимое значение утяжки полосы по ширине при ее деформации в многороликовом гибочном устройстве 4, разматываются в линии трубосварочного агрегата, и концы штрипсов с помощью стыкосварочной машины 1 стыкуются в непрерывную полосу 2.
2. Измеряется толщина непрерывной полосы 2 до деформации с помощью толщиномера 3.
3. Непрерывная полоса 2 протягивается тянущим устройством 6 через многороликовое гибочное устройство 4 с неприводными роликами и с возможностью изменения от 0 до 180° углов изгиба полосы гибочными роликами и через дополнительно установленное трехроликовое гибочное устройство 5 с неприводными роликами, в котором зазор между крайними роликами больше двух толщин полосы, диаметр среднего ролика меньше диаметра крайних роликов, угол охвата среднего ролика полосой больше 180°, и средний ролик вместе с полосой прижимается к крайним роликам натяжением полосы.
4. Измеряется скорость непрерывной полосы 2 до и после многороликового гибочного устройства 4 и после трехроликового гибочного устройства 5 с помощью следящих роликов соответственно 7, 8 и 9.
5. Определяется величина вытяжки полосы в многороликовом гибочном устройстве 4 как отношение окружной скорости следящего ролика 8 к окружной скорости следящего ролика 7 и определяется величина суммарной вытяжки полосы в обоих гибочных устройствах как отношение окружной скорости следящего ролика 9 к окружной скорости следящего ролика 7.
6. Регулируется величина суммарной вытяжки полосы на уровне значения, равного отношению измеряемой толщины полосы к заданной, минимально допустимой, ее толщине после деформации путем изменения суммарной величины углов всех изгибов полосы в многороликовом гибочном устройстве 4.
7. Ограничивается величина вытяжки полосы в многороликовом гибочном устройстве 4 на уровне, обеспечивающем величину утяжки полосы по ширине в этом устройстве не выше максимально допустимой.
8. Ограничивается величина суммарной вытяжки участков полосы со стыком на уровне, обеспечивающем вероятность разрыва стыков не более 1%.
9. Непрерывная полоса 2, вытягиваемая тянущим устройством 6 из гибочных устройств 4 и 5 и деформированная по описанным выше законам, задается в формовочный стан 10, где она формуется в трубную заготовку, имеющую величину наружного периметра не ниже минимально допустимой, что позволит обеспечить удовлетворительное качество шва непрерывной трубы, свариваемой в сварочном узле 11.
10. Сваренная труба в калибровочно-профилировочном стане 12 калибруется или профилируется в круглую, квадратную или прямоугольную трубу 13.
В качестве примера приводим (смотри таблицу) результаты испытания деформации полосы по предлагаемому способу. При испытании использовался штрипс из стали марки 10, предназначенный для изготовления труб диаметром 159 мм с толщиной стенки 4,5 мм и имевший увеличенную с 495,0 до 496,9 мм ширину и номинальную толщину 4,4 мм. При испытании использовались гибочные устройства с неприводными роликами, диаметры которых приведены в таблице.
Гибочные устройства
Суммарная вытяжка полосы
Сила тяги тянущего устройства, кН
многороликовое
трехроликовое
величина
значение
диаметр роликов, мм
гибочных
крайних
среднего
150
400
80
минимальная
1,012
61
максимально-допустимая
1,088
267
Приведенные в таблице величины суммарной вытяжки полосы получены:
- минимальная, равная 1,012, - при изгибе полосы в трехроликовом гибочном устройстве и при отсутствии изгибов полосы в многороликовом гибочном устройстве. В этом случае ширина полосы на выходе из трехроликового гибочного устройства была равна 496,9 мм;
- максимально допустимая, равная 1,088, - при изгибе полосы в многороликовом гибочном устройстве, при котором была получена максимально допустимая величина ее вытяжки (1,038), и при изгибе полосы в трехроликовом гибочном устройстве. В этом случае величина утяжки полосы по ширине в многороликовом гибочном устройстве была равна 1,9 мм, а ширина полосы на выходе из многороликового и из трехроликового гибочных устройств была равна 495,0 мм.
Приведенная в таблице величина силы тяги тянущего устройства 267 кН, соответствующая максимально допустимой величине суммарной вытяжки полосы, равной 1,088, создавала в деформированной полосе тянущее напряжение, равное 0,37 от предела текучести ее металла. Такая малая величина тянущего напряжения при величине вытяжки полосы 1,088 свидетельствует о низких затратах энергии на деформацию полосы по предлагаемому способу. Эти затраты энергии ниже на 30-50% затрат энергии при других известных способах деформации полосы с такой же величиной вытяжки.
В «Способе изготовления труб на непрерывных трубосварочных агрегатах» по патенту РФ №2351423 диапазон возможного регулирования вытяжки полосы при изготовлении труб диаметром 159 мм с толщиной стенки 4,5 мм составляет 3,8% (возможное изменение величины вытяжки полосы - от 1,000 до 1,038). При описанном выше испытании предлагаемого способа изготовления труб этого же размера диапазон возможного регулирования суммарной вытяжки полосы составил от 1,012 до 1,088 или 7,5% (1,088:1,012=1,075 или =7,5%), что практически в 2 раза больше, чем при известном способе.
Изменяющаяся в продольном направлении толщина непрерывной полосы из состыкованных штрипсов толщиной 4,4 мм поставки ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» находится, с вероятностью 0,95, в пределах 4,1-4,7 мм. То есть ее продольная разнотолщинность, с вероятностью 0,95, не превышает 14%. Предлагаемый способ изготовления труб позволит уменьшить продольную разнотолщинность этой полосы на 7,5% (с 14 до 6,5%), что позволит обеспечить:
- примерно на 85% ее участков - заданную, минимально допустимую, толщину 4,09 мм (при минимально допустимой толщине стенки труб 4,00 мм);
- на остальных примерно 15% ее участков - толщину 4,09-4,36 мм (средневзвешенная для этих участков толщина составит примерно 4,15 мм).
Это позволит снизить среднюю металлоемкость труб с толщиной стенки 4,5 мм примерно на 3,5% по сравнению со средней их металлоемкостью в случае изготовления труб по патенту РФ №2351423.
Для снижения вероятности разрыва стыков до значения не более 1% ограничивают величину суммарной вытяжки участков полосы со стыком. Как показали испытания, при отсутствии термической обработки стыков и при средней квалификации сварщика стыков ограничение величины суммарной вытяжки участков полосы со стыком на уровне 1,015 позволяет обеспечить допустимую для условий промышленного производства труб вероятность разрыва стыков не более 1%.
Предлагаемый способ изготовления труб, по сравнению с известным способом изготовления труб по патенту РФ №2351423, позволит примерно в 2 раза расширить диапазон величин возможного регулирования вытяжки полосы в процессе ее деформации, что после деформации полосы позволит получить:
- заданную, минимально допустимую, толщину примерно на 85% ее участков;
- среднюю толщину на остальных примерно 15% ее участков, близкую к заданной, минимально допустимой, толщине.
Это позволит повысить точность труб по толщине стенки и снизить примерно на 3,5% среднюю их металлоемкость, то есть позволит снизить в среднем примерно на 3,5% расход металла на единицу длины изготавливаемых труб.