СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ОПРАВОК НЕПРЕРЫВНЫХ ТРУБОПРОКАТНЫХ СТАНОВ
METHOD OF FABRICATING MOVABLE MANDRELS OF CONTINUOUS TUBE-ROLLING MILL

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению подвижных оправок для непрерывных трубопрокатных станов.
Известен способ изготовления подвижных оправок трубных станов путем холодной правки на прессе, обточки на бесцентровотокарном станке с последующей обкаткой ее на двухвалковом обкатном стане с температуры нагрева 870-900°С, а также хромирования в электролите с повторной обкаткой [Авт.св. СССР №1104172, М.кл. C21D 1/78, опубл. 23.07.1984].
Недостатком данного способа является использование экологически небезопасного и дорогостоящего процесса хромирования. Хромовое покрытие имеет первоначально высокую твердость (65-70 HRC), при разогреве поверхности оправки от контакта с нагретой трубой твердость покрытия снижается до 25-27 HRC, что делает процесс хромирования малоэффективным. Кроме того, при эксплуатации инструмента на границе хрома и основного металла развивается коррозия, в результате разрушается поверхность металла под покрытием.
3
Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления подвижных оправок, включающий холодную правку на прессе, обточку и обкатку с температуры нагрева 870-900°С на двухвалковом обкатном стане в 5 (пять) проходов с обжатием 0,4-0,5 мм. Охлаждение ведется водой из двух спрейеров в первом проходе и из одного спрейера в остальных проходах при расходе воды 18 м/час. Твердость в поверхностном слое 38-42 HRC [«Металлургическая и горнорудная промышленность», 1980, №2, с.67].
Недостаток данного способа в том, что при изготовлении оправок средних и малых диаметров (менее 80 мм) охлаждение дополнительным спрейером с температуры нагрева 870-900°С приводит к увеличению кривизны оправок из-за высоких остаточных напряжений в металле. Кроме того, при использовании воды с температурой ниже 18°С происходит переохлаждение оправок, что в результате приводит к отлущиванию участков окисной пленки на их поверхности и ухудшению качества рабочей поверхности инструмента. При эксплуатации оправок, изготовленных указанным выше способом, увеличивается трение и возрастает вероятность схватывания оправок с металлом прокатываемых труб.
Кроме того, правка заготовки на прессе является трудоемким и малопроизводительным процессом, заготовку приходится многократно контролировать на кривизну и править повторно. При эксплуатации оправок после неоднократных переточек на меньший размер и обкаток происходит постепенное увеличение их длины. Для получения требуемых размеров у оправок периодически подрезают концы и затачивают заходный конус на токарном станке.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в уменьшении трудоемкости процесса изготовления оправок за счет использования заготовки меньшей длины, экономии дорогостоящего металла заготовки (оправочного сырья), увеличении производительности изготовления оправок в 10 раз.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления подвижных оправок непрерывных трубопрокатных станов, включающем правку заготовки, обточку, нагрев в печи с последующей обкаткой в двухвалковом обкатном стане с охлаждением водой, согласно изобретению используют заготовку длиной
мм, которую перед правкой нагревают в печи до 750-820°С, а правку осуществляют в двухвалковом обкатном стане с обжатием 0,5-0,6 мм при одновременном охлаждении валков водой с температурой 18-30°С.
Способ осуществляется следующим образом.
Для изготовления подвижных оправок непрерывных трубопрокатных станов используют заготовку (оправочное сырье) длиной  мм, которая перед правкой подвергается нагреву в проходной роликовой двухсекционной газовой печи до температуры 750-820°С. Правка заготовки осуществляется в 3 (три) прохода при нагрузках на двигатель 120-160 А в двухвалковом обкатном стане, где она обжимается на 0,5-0,6 мм валками при одновременном охлаждении их водой с температурой 18-30°С, что позволяет увеличить общую длину заготовки на 320-350 мм и уменьшить кривизну до 1 мм на 1 погонный метр ее длины. Далее проводится черновая обточка на бесцентрово-токарном станке с припуском на обкатку 0,4-0,5 мм, а также изготовление заходного конуса и головки для извлечения на токарных станках, нагрев в печи до температуры 800-850°С и последующая обкатка на двухвалковом обкатном стане за 5 (пять) проходов с использованием воды для охлаждения с температурой 18-30°С, что также приводит к удлинению оправки на 130-150 мм. Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет получить готовую оправку с заданными параметрами длиной  мм.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не были выявлены. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
Способ изготовления подвижных оправок непрерывных трубопрокатных станов опробован в промышленных условиях на трубопрокатном агрегате ТПА-80.
Партия заготовки (оправочное сырье) в количестве 24 шт диаметром 90 мм из стали марки 35ХН2Ф длиной  мм перед правкой нагревалась в проходной роликовой двухсекционной газовой печи до температуры 750-770°С. Затем осуществлялась правка заготовок в 3 (три) прохода на двухвалковом обкатном стане, при нагрузке на двигатель 120-160 А, где они подвергались обжатию на 0,5-0,6 мм валками при одновременном охлаждении их водой с температурой 22°С, что позволило увеличить длину заготовки на 330-340 мм и уменьшить ее кривизну до 1 мм на 1 погонный метр длины. Далее заготовки обтачивались с припусками 0,4-0,5 мм на диаметр, производилась заточка на токарных станках заходных конусов и головок для извлечения. После этого заготовки нагревались в печи до температуры 800-850°С и подвергались повторной обкатке в двухвалковом обкатном стане в 5 (пять) проходов на готовый диаметр  мм, что увеличило их длину еще на 130-140 мм. Полученные таким способом оправки соответствовали техническим требованиям, в том числе и по длине  мм. Оправки были запущены в эксплуатацию, срок их службы составил 2000 т, что соответствовало сроку службы серийных оправок 1850-2000 т труб.
Таким образом, использование предлагаемого способа изготовления подвижных оправок для непрерывных трубопрокатных станов позволило экономить дорогостоящий металл путем использования заготовки (оправочного сырья) меньшей длины, снизить трудоемкость процесса их изготовления за счет исключения операции правки на прессе, сократить затраты на обрезку оправок и увеличить производительность их изготовления в 10 раз.