СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ НА НЕПРЕРЫВНЫХ ТРУБОСВАРОЧНЫХ АГРЕГАТАХ
MANUFACTURING METHOD OF TUBES USING CONTINUOUS TUBE-WELDING MACHINES

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству сварных труб на непрерывных трубосварочных агрегатах.
мин
Известен способ изготовления труб на непрерывных трубосварочных агрегатах, включающий использование штрипса с шириной, которая имеет запас на его утяжку по ширине при деформации, сварку встык концов штрипсов в непрерывную полосу, деформацию этой полосы путем ее знакопеременного пластического изгиба с натяжением неприводными роликами многороликового гибочно-натяжного устройства, измерение толщины полосы на выходе из этого устройства, определение фактической величины вытяжки полосы в гибочно-натяжном устройстве, регулирование вытяжки полосы путем изменения суммарной величины углов всех ее изгибов в гибочно-натяжном устройстве с обеспечением толщины полосы после деформации не менее допустимого значения h и с ограничением величины вытяжки на максимально-допустимом уровне, снижение величины вытяжки полосы на время прохождения через гибочно-натяжное устройство ее участков со стыком концов штрипсов, протягивание через это устройство полосы тянущим устройством, формовку полосы в трубную заготовку, сварку ее кромок и калибровку или профилирование сваренной трубы, например способ по патенту РФ №2351423 «Способ изготовления труб на непрерывных трубосварочных агрегатах» (прототип).
Недостатками этого способа являются недостаточная величина деформации полосы и повышенный расход металла на единицу длины изготавливаемых труб.
Задачей заявляемого изобретения является повышение деформации полосы и снижение расхода металла на единицу длины изготавливаемых труб.
мин
Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления труб на непрерывных трубосварочных агрегатах, включающем использование штрипса с шириной, которая имеет запас на его утяжку по ширине при деформации, сварку встык концов штрипсов в непрерывную полосу, деформацию этой полосы путем ее знакопеременного пластического изгиба с натяжением неприводными роликами многороликового гибочно-натяжного устройства (ГНУ), измерение толщины полосы, определение фактической величины вытяжки полосы в ГНУ, регулирование вытяжки полосы путем изменения суммарной величины углов всех ее изгибов в ГНУ с обеспечением толщины полосы после деформации не менее допустимого значения h, снижение величины вытяжки полосы на время прохождения через ГНУ ее участков со стыком концов штрипсов, протягивание через ГНУ полосы тянущим устройством (ТУ), формовку полосы в трубную заготовку, сварку ее кромок и калибровку или профилирование сваренной трубы, согласно предлагаемому изобретению:
1. Толщину полосы измеряют на ее входе в ГНУ.
гран
2. Определяют граничное значение измеряемой толщины H по формуле (1);
гран
1
3. Участки полосы с толщиной более H деформируют с величиной вытяжки λ, определяемой по формуле (2).
мин
гран
2
4. Участки полосы с толщиной в диапазоне от h до H деформируют с величиной вытяжки λ, определяемой по формуле (3).
гран
1
2
Формулы для определения H; λ и λ:
<mrow><msub><mi>H</mi><mrow><mi>г</mi><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>н</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>h</mi><mrow><mi>м</mi><mi>и</mi><mi>н</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>Н</mi><mrow><mi>м</mi><mi>а</mi><mi>к</mi><mi>с</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>Н</mi><mrow><mi>м</mi><mi>и</mi><mi>н</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mi>π</mi><mo>:</mo><mi>k</mi><mo>:</mo><mi>B</mi><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>k</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>;</mo><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>λ</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>Н</mi><mrow><mi>м</mi><mi>а</mi><mi>к</mi><mi>с</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>Н</mi><mrow><mi>м</mi><mi>и</mi><mi>н</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mi>π</mi><mo>:</mo><mi>k</mi><mo>:</mo><mi>B</mi><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>Н</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>м</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>Н</mi><mrow><mi>г</mi><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>н</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>:</mo><msub><mi>Н</mi><mrow><mi>г</mi><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>н</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mi>f</mi><mo>:</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>k</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>λ</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>Н</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>м</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>h</mi><mrow><mi>м</mi><mi>и</mi><mi>н</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>:</mo><msub><mi>h</mi><mrow><mi>м</mi><mi>и</mi><mi>н</mi></mrow></msub><mo>:</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>k</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
где
гран
H - граничное значение измеряемой толщины полосы;
мин
h - минимально допустимая толщина полосы после ее деформации в ГНУ, при которой толщина стенки труб будет не ниже минимально допустимой;
макс
мин
Н и Н - наибольшая и наименьшая толщина штрипса по средине его ширины, мм;
π - число Пи, равное примерно 3,14;
k - коэффициент удлинения деформируемой полосы за счет уменьшения ее ширины;
В - ширина штрипса, включающая запас на его утяжку по ширине при деформации;
1
гран
λ - величина вытяжки участков полосы с толщиной более H;
изм
H - толщина полосы, измеряемая на входе в ГНУ;
гран
изм
гран
гран
f=0,1866 - коэффициент, определяющий для участков полосы с толщиной более H долю деформации от относительной разности толщин (H-H):H.
2
мин
гран
λ - величина вытяжки участков полосы с толщиной в диапазоне от h до H.
гран
гран
В предлагаемом способе по сравнению с прототипом увеличится деформация участков полосы с толщиной более H и увеличится, соответственно, длина полосы после деформации, что позволит снизить расход металла на единицу длины изготавливаемых труб. В то же время деформация участков полосы с толщиной более H будет проводиться по такому закону, при котором на допустимом уровне будет находиться наружный периметр трубной заготовки, сформованной из этих участков полосы после их деформации, что позволит обеспечить удовлетворительное качество шва труб.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом:
1. Определяют фактическую величину вытяжки полосы в ГНУ, например, делением измеряемой скорости полосы на выходе из ГНУ на измеряемую ее скорость на входе в него.
2. Измеряют толщину полосы на ее входе в ГНУ с помощью толщиномера, оснащенного автоматическим сигнализатором.
гран
3. Определяют, по формуле (1), граничное значение измеряемой толщины полосы H.
мин
гран
мин
мин
гран
гран
4. На автоматическом сигнализаторе толщиномера устанавливают задание величин h и H. Сигнализатор выдает сигналы «минус», «номинал» или «плюс» при измеряемой толщине соответственно менее h, в диапазоне от h до H или более H.
1
5. При сигнале «плюс» по формуле (2) рассчитывают величину вытяжки полосы λ.
2
6. При сигнале «номинал» по формуле (3) рассчитывают величину вытяжки полосы λ.
7. Регулируют деформацию полосы путем изменения суммарной величины углов всех изгибов полосы в ГНУ таким образом, чтобы фактическая величина вытяжки полосы была равна ее расчетной величине.
8. При сигнале «минус» деформацию полосы не проводят (суммарная величина углов всех изгибов полосы в ГНУ равна нулю).
9. На время с момента подхода стыка концов штрипсов к ГНУ и до момента его выхода из него снижают величину вытяжки полосы в ГНУ для исключения разрыва стыка.
10. Непрерывная полоса, вытягиваемая ТУ из ГНУ, поступает в формовочный стан и формуется в трубную заготовку.
11. Трубная заготовка, сформованная из деформированной по описанным выше законам непрерывной полосы, имеет наружный периметр не ниже минимально допустимого, что обеспечит удовлетворительное качество шва изготавливаемых труб.
12. Сваренная труба калибруется в калибровочно-профилеровочном стане (с обеспечением круглого, квадратного, прямоугольного или иного профиля трубы).
гран
1
2
макс
мин
мин
В качестве примера ниже, в таблице, приведены результаты расчета значений H; λ и λ при разных значениях измеряемой толщины полосы для случая реализации предлагаемого способа изготовления сварных труб наружным диаметром 159 мм с номинальной толщиной стенки 4,5 мм, для которых по ГОСТ 10705 минимально допустимая толщина стенки равна 4,00 мм. Для штрипса с номинальной толщиной 4,3 мм поставки ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» H и H равны соответственно 4,60 и 4,00 мм. Минимально допустимая толщина полосы после деформации h, определяемая с учетом поперечной разнотолщинности указанного штрипса, погрешности толщиномера и минимального утолщения металла при существующей технологии изготовления указанных труб, равна 4,09 мм. Ширина штрипса В, включающая запас на его утяжку по ширине при деформации, равна 496,6 мм. Испытание изготовления указанных труб по предлагаемому способу показало, что при диаметре гибочных роликов ГНУ, равном 150 мм, коэффициент k составил 0,1. Коэффициент f=0,1866.
гран
1
2
тр заг
тр заг
гран
1
2
тр заг
изм
тр заг
В таблице для предлагаемого способа приведены результаты расчета значений H; λ; λ; h; b и П и для сравнения приведены результаты расчета значений λ; h; b и П для способа по патенту №2351423. При этом значения H; λ и λ рассчитывали по формулам соответственно (1), (2) и (3), а значения h, b и П рассчитывали по формулам: h=H·[1-(λ-1)·(1-k)]; b=B·[1-(λ-1)·k]; П = b+h·π.
изм
изм
Из таблицы видно, что значения вытяжки полосы при деформации ее толщины и ширины после деформации и наружного периметра сформованной трубной заготовки по предлагаемому способу и по патенту РФ №2351423 совпадают лишь для участков полосы с толщиной H 4,23 мм и менее. Для участков полосы с толщиной H 4,24-4,60 мм величина вытяжки по способу патента РФ №2351423 равна 1,0380 или 3,80%, а по предлагаемому способу она находится в диапазоне от 1,0384 до 1,0561 или от 3,84 до 5,61%, что по сравнению с прототипом больше на 0,04-1,81%.
изм
Кроме того, из таблицы видно, что по предлагаемому способу из участков полосы с толщиной H 4,24-4,60 мм после деформации будут получены участки полосы с толщиной и шириной соответственно 4,099-4,380 мм и 494,69-493,81 мм. Наружный периметр трубной заготовки, сформованной из этих участков полосы, будет равен минимально допустимому значению 507,57 мм. А это означает, что при сварке кромок трубной заготовки, имеющей такой наружный периметр, будет обеспечено удовлетворительное качество шва.
изм
Таким образом, при предлагаемом способе изготовления труб для рассматриваемого примера, величина вытяжки участков полосы с толщиной H 4,24-4,60 мм увеличится на 0,04-1,81% по сравнению с прототипом. Это позволит повысить величину вытяжки примерно на 0,5-0,6% в среднем по всем участкам полосы и снизить примерно на столько же металлоемкость труб и расход металла на единицу их длины.
Предлагаемый способ изготовления сварных труб позволит снизить расход металла при обеспечении наружного периметра сформованной трубной заготовки на уровне не ниже минимально допустимого значения, то есть при обеспечении изготовления труб без снижения качества шва.