ПРОКАТНЫЙ СТАН И СПОСОБ ПРОКАТКИ
ROLLING MILL AND METHOD OF ROLLING

[01] Изобретение относится к прокатному стану, предназначенному для изготовления трубных заготовок и включающему минимум две следующие друг за другом ступени прокатки, причем обе ступени прокатки содержат стержни оправки. Изобретение также относится к способу прокатки, предназначенному для изготовления трубных заготовок и включающему минимум две следующие друг за другом ступени прокатки, причем обе ступени прокатки обеспечивают прокатку с использованием стержней оправки.
[02] Такие прокатные станы и способы прокатки достаточно известны, например, из ЕР 1764167 A1, WO 2012/120111 A1, а также WO 2010/025790 A1.
[03] Задача данного изобретения - улучшить качество изготавливаемых трубных заготовок при использовании такого прокатного стана и способа прокатки.
[04] В качестве решения предлагаются прокатный стан и способ прокатки с признаками независимых патентных формул. Предпочтительные варианты изобретения можно найти в зависимых пунктах формулы изобретения и нижеследующем описании.
[05] Так, прокатный стан, предназначенный для изготовления трубных заготовок, включающий по меньшей мере две следующие друг за другом ступени прокатки и в котором обе ступени прокатки содержат стержни оправки, может характеризоваться тем, что линия вдевания стержня оправки второй ступени прокатки совпадает с линией извлечения стержня оправки первой ступени прокатки.
[06] Использование правильной технологии и соответствующая конструкция прокатного стана позволяют свести к минимуму время, в течение которого происходит извлечение стержня оправки первой ступени прокатки и вдевание (вставка) стержня оправки второй ступени прокатки. Это позволяет добиться равномерного температурного режима в соответствующей заготовке и, следовательно, улучшения качества заготовки.
[07] В соответствии с этим преимуществом является, если способ прокатки, предназначенный для изготовления трубных заготовок и включающий минимум две следующие друг за другом ступени прокатки, при котором обе ступени прокатки выполняют прокатку с использованием стержней оправки, характеризуется тем, что заготовку перемещают со стержня оправки первой ступени прокатки на стержень оправки второй ступени прокатки, при этом полностью не освобождая полость заготовки, которая, как правило, создается при прокатке с использованием стержня оправки. Это означает то, что объем воздуха, который втягивается в полость заготовки во время извлечения стержня оправки первой ступени прокатки, ограничен, что позволяет свести к минимуму образование окалины. Это позволяет снизить количество внутренних дефектов заготовки и соответственно повысить ее качество. Также затем возможно соответственно выполнить быструю смену стержней оправки, что, как указано выше, позволит повысить качество заготовки.
[08] В соответствии с этим преимуществом также является, если способ прокатки, предназначенный для изготовления трубных заготовок и включающий минимум две следующие друг за другом ступени прокатки, при котором обе ступени прокатки выполняют прокатку с использованием стержней оправки, характеризуется тем, что заготовку перемещают со стержня оправки первой ступени прокатки на стержень оправки второй ступени прокатки, не изменяя при этом направление движения, не приостанавливаясь и не ускоряясь время от времени. Это также позволяет относительно быстро выполнять смену стержней оправки, что соответственно способствует повышению качества заготовки, так как любой процесс ускорения в конечном итоге требует много времени.
[09] Следует понимать, что вышеуказанные процессы движения в каждом случае описывают относительные движения заготовки между стержнями оправки, так что соответствующие движения также могут быть преобразованы в процессы, происходящие при движущихся стержнях оправки.
[10] Преимуществом является, если заготовку перемещают со стержня оправки первой ступени прокатки на стержень оправки второй ступени прокатки в то время, когда стержень оправки первой ступени прокатки еще находится внутри заготовки. Это позволяет сократить время работы, а также расход воздуха во время смены стержней оправки, что соответственно оказывает позитивное влияние на качество заготовки.
[11] Также возможна установка промежуточного стержня между обоими стержнями оправки, по крайней мере, во время смены стержня оправки, так чтобы заготовка была перемещена со стержня оправки первой ступени прокатки на промежуточный стержень, когда стержень оправки первой ступени прокатки еще находится внутри заготовки, и с промежуточного стержня - на стержень оправки второй ступени прокатки, когда промежуточный стержень еще находится внутри заготовки. Такой промежуточный стержень можно использовать, например, как распорку, или для сужения полости заготовки. Также с помощью промежуточного стержня возможно проведение работ с заготовкой, таких, как, например, нанесение на нее смазочных материалов или раскислителей.
[12] Следует учитывать, что необходимо выбирать как можно меньшее расстояние между стержнями, будь-то расстояние между стержнями оправки или расстояние между промежуточным стержнем и стержнем оправки, чтобы сократить до минимума объем воздуха, который втягивается в полость заготовки во время смены стержней оправки. Кроме того, такое очень маленькое расстояние между стержнями имеет то преимущество, что возможные отходы от прокатки, которые могут возникнуть, например, при просверливании отверстий, не смогут попасть в полость заготовки или смогут попасть туда только с очень малой вероятностью. Так что это также позволяет свести к минимуму внутренние дефекты заготовки и соответственно улучшить стойкость инструмента. Эти недостатки можно сократить до минимума, если стержни во время их смены будут соприкасаться друг с другом. Тогда не останется пространства для нежелательного втягивания воздуха или попадания возможных отходов от прокатки в полость заготовки. С другой стороны, понятно, что даже минимальное расстояние между стержнями не приведет к каким-либо значительным дефектам.
[13] Во время извлечения или вдевания стержней оправки необходимо задействовать силы, противоположно действующие как на заготовку, так и на стержни оправки. При этом предпочтительно, если стержни во время их смены подвергают друг друга растягивающему или сжимающему усилию, так что соответствующие устройства, такие, как, например, упор или какие-либо стопоры,  могут быть в одинаковой мере использованы для обоих стержней оправки.
[14] Также преимуществом является, если предусмотрен механизм продольной транспортировки заготовки от точки извлечения стержня оправки до точки его вдевания, так как это позволяет свести к минимуму возможное время остановки, которое может возникнуть при задействовании дополнительного механизма транспортировки заготовки. Прежде всего, возможно, чтобы линии для извлечения стержня оправки первой ступени прокатки и вдевания стержня оправки второй ступени прокатки совпадали с прокатной линией второй ступени прокатки. Наряду с вышеупомянутыми преимуществами это также обеспечивает то, что холодный стержень оправки второй ступени прокатки лишь короткое время находится внутри заготовки - до тех пор, пока стержень после его вдевания немедленно и без дальнейших изменений направления движения и подобных операций не будет подведен ко второй ступени прокатки. Эта конструкция подходит, прежде всего, для прокатки относительно тонкостенных заготовок, а также пустотелых гильз на втором этапе прокатки.
[15] Можно добиться большей тактности, если линии для извлечения стержня оправки первой ступени прокатки и вдевания стержня оправки второй ступени прокатки совпадают с прокатной линией первой ступени прокатки, потому что движущаяся с ускорением заготовка, которая выходит из первой ступени прокатки, при известных условиях может быть сразу освобождена от первого стержня оправки и перемещена через второй стержень оправки. Это соответственно приведет к увеличению тактности, в том числе, прежде всего, если стержень оправки второй ступени прокатки имеет относительно большую длину, как, например, в валках непрерывных прокатных станов, то процесс вдевания стержня оправки можно начинать уже тогда, когда заготовка, уже прошедшая через прокатный стан, еще находится на второй ступени прокатки.
[16] Также преимуществом является, если первая ступень прокатки включает в себя набегающий стержень оправки, как, например, перфорированный стержень оправки, так как в этом случае со стороны выходного отверстия первой ступени прокатки и так уже предусмотрен перфорированный стержень. Предпочтительно, прежде всего, если первая ступень прокатки является валком прошивного стана поперечно-винтовой прокатки и способом поперечно-винтовой прокатки.
[17] Как преимущество, вторая ступень прокатки может включать в себя движущийся вместе с ней стержень оправки, что позволяет соответственно легко реализовать вышеуказанные достоинства и признаки. Поэтому предпочтительно, прежде всего, если вторая ступень прокатки является валком непрерывного прокатного стана и способом непрерывной прокатки.
[18] Прежде всего, является преимуществом, если обе ступени прокатки следуют друг за другом без промежуточного включения следующей ступени формоизменения, прежде всего без промежуточного включения следующей ступени прокатки. С другой стороны, конечно, вполне допустимо в дальнейшем еще предусмотреть дополнительные ступени прокатки - при известных обстоятельствах также без использования стержня оправки и с использованием тех же стержней оправки или других стержней оправки. Прежде всего, можно предусмотреть в дальнейшем, например, съемный валок прокатного стана и/или калибровочный стан.
[19] Внутренняя часть заготовки перед извлечением стержня оправки первой ступени прокатки или во время нее преимущественно обрабатывается раскислителями и/или смазочными материалами. Из-за этого необходима еще одна технологическая операция, на которую в конечном счете снова потребуется время. Например, нанесение раскислителей и/или смазочных материалов на заготовку во время извлечения стержня оправки из нее может производиться путем установки промежуточного стержня за стержнем оправки первой ступени прокатки, который показывает соответствующую подачу раскислителей и/или смазочных материалов. Также возможно, чтобы соответствующие раскислители и/или смазочные материалы подавались внутрь заготовки по самому стержню оправки. Это, с одной стороны, может быть выполнено во время извлечения стержня оправки, если смазочный материал подается, например, через упор стержня оправки. Это также может быть выполнено, например, через сами стержни оправки или пробки еще тогда, когда производится прокатка заготовки через стержень оправки первой ступени прокатки. Так что соответственно преимуществом является, если стержень оправки первой ступени прокатки включает в себя подачу раскислителей и/или смазочных материалов.
[20] Понятно, что признаки вышеуказанных и описанных в патентных формулах решений при известных обстоятельствах также могут быть скомбинированы, чтобы соответственно накопить и реализовать преимущества этих решений.
[21] Остальные преимущества, цели и характеристики данного изобретения указаны в следующем далее описании примеров осуществления изобретения. Они также представлены прежде всего на прилагаемых чертежах. На чертежах показаны:
на Фиг. 1 - схематичный план первого прокатного стана;
на Фиг. 2 - схема технологического процесса способа прокатки, выполняемого на прокатном стане согласно Фиг. 1;
на Фиг. 3 - схематичный план второго прокатного стана; и
на Фиг. 4 - схема технологического процесса способа прокатки, выполняемого на прокатном стане согласно Фиг. 3.
[22] Показанный на Фиг. 1 прокатный стан 1 выполняет прокатку заготовки 2, начиная от блока на первой ступени прокатки 10, которая имеет конструкцию валка прошивного стана поперечно-винтовой прокатки 15, сначала к полой гильзе 4, а затем на второй ступени прокатки 20, которая имеет конструкцию валка непрерывного прокатного стана, - к трубной заготовке 5.
[23] Как первая ступень прокатки 10, так и вторая ступень прокатки 20 имеют соответственно стрежни оправки 11, 21, причем стержень оправки 11 первой ступени прокатки 10 включает пробку 12 и стержень 13, который удерживается с помощью контропоры 14 как выходящий стержень оправки 11 против направления движения заготовки 2 через первую ступень прокатки 10.
[24] С помощью поперечного транспортера 17, который не описан подробно, заготовка 2 и полая гильза 4 после прокатки на первой ступени прокатки 10 переносятся с прокатной линии 16 первой ступени прокатки 10 на линию извлечения стержня оправки 19, на которой стержень оправки 11 первой ступени прокатки 10 с помощью упора 18 и продольного транспортера 8 заготовок извлекается из полой гильзы 4. При этом полая гильза 4 движется вдоль линии извлечения стержня оправки 19. Линия извлечения стержня оправки 19 проходит непосредственно по линии вдевания 29 стержня оправки второй ступени прокатки, благодаря чему продольный транспортер 8 заготовок может перемещать заготовку 2 от точки извлечения стержня оправки к точке его вдевания на втором стержне оправки 21, не изменяя направление движения заготовки 2, а также не приостанавливая и не ускоряя ее время от времени. При этом линия вдевания 29 стержня оправки совпадает непосредственно с прокатной линией 26 второй ступени прокатки 20. В связи с этим после вдевания стержня оправки 21 второй ступени прокатки 20 необходимо только, чтобы фиксатор 24 зафиксировал стержень оправки 21 на второй ступени прокатки и провел его через валок непрерывного прокатного стана.
[25] Очевидно, что холодный стержень оправки 21 второй ступени прокатки 20 находится внутри полой гильзы 4 лишь относительно короткое время, и затем полая гильза обрабатывается в валке непрерывного прокатного стана 25, что позволяет избежать охлаждения, которое в конечном счете могло бы отрицательно повлиять на качество заготовки 2.
[26] Кроме того, весь технологический процесс очень экономит время, так что, в том числе и по этой причине, охлаждение заготовки 2 между обеими ступенями прокатки 10 и 20 сведено к минимуму.
[27] В зависимости от конкретной реализации этого примера осуществления изобретения стержни оправки 11 и 21 могут быть соединены друг с другом внатяг, так что при смене стержней оправки, прежде всего упор 18, также может удержать стержень оправки 21 второй ступени прокатки 20 от смещения полой гильзы 4. Предпочтительно предусмотреть, как минимум, очень маленькое расстояние между обоими стержнями оправки 11 и 21, так чтобы, с одной стороны, внутрь полой гильзы 4 попадало как можно меньше воздуха и, с другой стороны, была сведена к минимуму опасность попадания отходов от прокатки внутрь полой гильзы 4.
[28] В альтернативном варианте осуществления изобретения стержень оправки 21 второй ступени прокатки 20 поддерживается в зоне валка непрерывного прокатного стана 25 и при необходимости даже одновременно может поддерживать стержень оправки 11 первой ступени прокатки 10, если оба стержня вместе с промежуточным стержнем или без него соединены встык друг с другом.
[29] Вышеуказанный технологический процесс подробно представлен на Фиг. 2.
[30] Также при конструкции согласно Фиг. 3 и 4 линия вдевания 29 стержня оправки второй ступени прокатки совпадает с линией извлечения 19 стержня оправки первой ступени прокатки 10. Обе линии, 19 и 29, в этом примере осуществления изобретения совпадают с прокатной линией 16 первой ступени прокатки. При этом полая гильза 4 может быть перемещена из конечной позиции после прокатки заготовки с помощью продольного транспортера 8 заготовок, освобождена непосредственно от стержня оправки 11 первой ступени прокатки 10 и помещена над стержнем оправки 21 второй ступени прокатки 20. Для того чтобы противостоять возникающим при этом силам, эта конструкция имеет контропору 28, которая поддерживает как стержень оправки 21 второй ступени прокатки 20, так и стержень оправки 11 первой ступени прокатки 10. При этом перед вдеванием стержня оправки также откидывается контропора 14 первой ступени прокатки 10, и оба стержня оправки 11 и 21 соединяются друг с другом встык.
[31] После вдевания стержня оправки 21 второй ступени прокатки 20 полая гильза 4 с помощью поперечного транспортера 27 вместе с вдетым стержнем оправки 21 перемещается на прокатную линию 26 второй ступени прокатки для выполнения прокатки.
[32] На Фиг. 4 схематично представлен этот технологический процесс.
[33] Представленная на Фиг. 3 и 4 конструкция может работать с большей тактностью, поскольку из-за длины стержня оправки 21 второй ступени прокатки 20 на второй ступени прокатки еще может выполняться прокатка заготовки 2, проходящей через прокатный стан 1, в то время как уже производится насаживание заготовки 2 на стержень оправки 21.
[34] Следует учитывать, что при определенных условиях также может производиться перемещение заготовки 2 от одного стержня оправки 11 к другому стержню оправки 21 через промежуточные точки между прокатной линией 16 первой ступени прокатки и прокатной линией 26 второй ступени прокатки. Это также возможно прежде всего во время транспортировки с помощью транспортеров, при которой перемещаются как стержни оправки 11 и 21, так и заготовка 2.
[35] В обеих конструкциях стержень оправки 11 первой ступени прокатки 10 выполнен так, что по нему внутрь полой гильзы 4 подаются раскислители, а также смазочные материалы. Это позволяет избежать образования окалины в дальнейшем. Кроме того, благодаря этому можно при определенных условиях отказаться от следующего промежуточного шага к выполнению смазки. Под этим подразумевается, что можно также в другом месте предусмотреть соответствующее устройство для нанесения раскислителей и смазочных материалов, например, на промежуточном стержне.
Список обозначений
1 Прокатный стан
16 Прокатная линия первой ступени прокатки
2 Заготовка
15, 17 Поперечный транспортер заготовок
3 Блок
18 Упор
4 Полая гильза
19 Линия извлечения стержня оправки
5 Трубная заготовка
20 Вторая ступень прокатки
8 Продольный транспортер заготовок
21 Стержень оправки
10 Первая ступень прокатки
20, 24 Фиксатор
11 Стержень оправки
25 Валок непрерывного прокатного стана
12 Пробка
26 Прокатная линия второй ступени прокатки
13 Стержень
27 Поперечный транспортер заготовок
14 Контропора
28 Контропора
15 Валок прошивного стана поперечно-винтовой прокатки
29 Линия вдевания стержня оправки