Технология и оборудование для производства бесшовных труб. Прошивной стан поперечно-винтовой прокатки Выходная сторона прошивного стана

Изобретение относится к трубному производству, а именно к рабочему инструменту прошивных станов поперечно-винтовой прокатки, и может быть использовано при изготовлении труб на трубопрокатных агрегатах, например, с пилигримовыми станами. Задача изобретения - исключение кривизны гильзы и уменьшение ее разностенности. Часть валка прошивного стана на выходной стороне после шейки для подшипника имеет консольно расположенный дополнительный рабочий участок диаметром 0,97-1,0 от наименьшего диаметра выходного конуса бочки валка протяженностью 0,2-0,3 длины выходного конуса с профилем, исключающим торможение гильзы в осевом направлении. Техническим результатом изобретения является исключение неравномерности деформации слитка по сечению. 1 ил.

Изобретение относится к трубному производству, а именно к рабочему инструменту прошивных станов поперечно-винтовой прокатки, и может быть использовано при изготовлении труб на трубопрокатных агрегатах, например, с пилигримовыми станами. Известен классический валок прошивного стана, который имеет участок для соединения с приводом, две опорные шейки для подшипников (со стороны входа слитка-заготовки в стан и выхода гильзы из стана) и скалиброванный рабочий участок, состоящий из входного и выходного конусов (см. В.Я. Осадчий и др. Технология оборудования трубного производства. - М.: ИНТЕРНЕТ ИНЖИНИРИНГ, 2001, с.94-95). Недостатком использования данных валков является то, что при прошивке слитка-заготовки, особенно большого диаметра, нагреваемых в методических и кольцевых печах, имеет место неравномерный прогрев по сечению, в результате чего происходит искривление гильзы и соответственно образование разностенности, т.е. более пластичная часть металла деформируется в большей степени. Задачей изобретения является исключение кривизны гильзы и уменьшение ее разностенности. Указанная цель достигается тем, что часть валка прошивного стана на выходной стороне после шейки для подшипника имеет консольно расположенный дополнительный рабочий участок диаметром 0,97-1,0 от наименьшего диаметра выходного конуса бочки валка протяженностью 0,2-0,3 длины выходного конуса с профилем, исключающим торможение гильзы в осевом направлении. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый валок отличается наличием дополнительного рабочего участка, расположенного за шейкой для подшипника с выходной стороны, т.е. выполнен консольно, обеспечивает центровку гильзы по оси прокатки. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявленному решению соответствие критерию "Существенные отличия". Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен бочковидный валок прошивного стана. Валок по ходу прошивки содержит участок для соединения с приводом 1, шейку для подшипника 2, рабочую бочку с калибровкой, состоящую из входного и выходного конусов 3, шейку для подшипников за выходным конусом 4, дополнительную рабочую бочку, расположенную консольно 5. Предлагаемый валок изготавливается, например, путем ковки заготовки большого развеса, после чего механически обрабатывается как обычный валок, но консольная часть протяженностью 0,2-0,3 длины выходного конуса выполняется диаметром 0,97-1,0 минимального диаметра выходного конуса с профилем, исключающим торможение гильзы в осевом направлении. Процесс прошивки слитка-заготовки на стане поперечно-винтовой прокатки с применением предложенного валка осуществляется следующим образом. При прошивке слитка-заготовки со стороны наиболее нагретой части по образующей происходит повышенная вытяжка, в результате чего возникает искривление гильзы. После прохождения переднего конца гильзы через участок шейки валка гильза захватывается дополнительной рабочей частью валков, расположенных консольно, которые центрируют ее относительно оси прокатки. В результате удержания гильзы по оси вытяжка на наиболее нагретой части слитка-заготовки затрудняется, увеличивается давление на валки. Происходит перераспределение обжатия, которое приводит к выравниванию стенки по сечению. Дополнительный рабочий участок валка на выходе из стана позволит исключить искривление гильзы, возникающее в результате неравномерной деформации слитка по сечению в очаге деформации, затруднить деформацию более пластичной части, уменьшить разностенность гильзы и, как следствие, обеспечить свободное одевание гильзы на дорн, уменьшить разностенность прокатываемых труб.

Формула изобретения

Валок прошивного стана поперечно-винтовой прокатки, включающий по ходу прошивки участок для соединения с приводом, шейку для подшипника, рабочий участок валка, состоящий из входного и выходного конусов, шейку для подшипника, отличающийся тем, что валок прошивного стана на выходной стороне после шейки для подшипника имеет консольно расположенный дополнительный рабочий участок диаметром 0,97-1,0 от наименьшего диаметра выходного конуса бочки валка протяженностью 0,2-0,3 длины выходного конуса с профилем, исключающим торможение гильзы в осевом направлении.

Г ГГТТгГг гт ИХШТГГГГ /ЦК

3 (62), 2011 I IIU

In given article are described various types of sewing\ rollers, their advantages and defects, the characteristic of the is intense-deformed condition in the deformation center is resulted at an insertion on rollers various types are resulted. Besides, in article the directing tool sewing camps is described. The comparative characteristic of Disher"s disks and directing rulers is resulted.

В. В. КЛУБОВИЧ, В. А. ТОМИЛО, БНТУ, В. Э. ИБРАГИМОВ, О. Н. МАСЮТИНА, РУП «БМЗ»

УДК 621.774.35

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕСШОВНЫХ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК

Широкий сортамент труб предопределил множество способов, агрегатов и станов, на которых он реализуется. Причем каждый из способов характеризуется наиболее эффективным диапазоном получаемых труб. Кроме того, специфические требования, предъявляемые к трубам, определяют выбор способа их производства.

Трубное производство непрерывно совершенствуется и развивается, для него характерны не только качественный рост, но и существенные качественные изменения в соответствии с потребностями заказчиков. Расширяется сортамент труб по размерам и материалам, возрастает выпуск труб со специально обработанными наружной и внутренней поверхностями (трубы для атомной энергетики, приборостроения), с защитными и гладкостны-ми покрытиями для магистральных газо- и нефтепроводов и т. д. Для того чтобы получить готовую трубу с надлежащими свойствами и качеством, необходимо, чтобы была правильно подобрана и рассчитана система калибров, обеспечивающих получение трубы заданного размера. В свою очередь калибровка инструмента прошивных станов заключается в правильном построении профиля валков, оправок и направляющего инструмента и определении их размеров .

В данной статье предоставлены различные виды валков прошивных станов и направляющего

инструмента, а также приведена их сравнительная характеристика.

В прошивных станах используются валки следующих типов: бочковидные; дисковые; грибовидные и валки с двойным пережимом.

I. Бочковидные валки прошивных станов представляют собой два усеченных конуса, сложенных вместе большими основаниями (рис. 1). На таких валках различают три участка: входной конус I; пережим т; выходной конус р.

На входном участке происходит подготовка металла к прошивке. Пережим предназначен для сглаживания перехода от входного конуса к выходному. Выходной конус выполняет поперечную раскатку уже прошитой трубы.

Бочковидные валки классифицируются в зависимости от длины входного и выходного конусов.

1. Валки первого типа имеют одинаковую длину входного и выходного конуса (рис. 2). Если длина входного конуса не обеспечивает необходимое качество и размеры гильз, то применяют валки второго типа.

2. В валках второго типа входной конус короче выходного (рис. 3).

3. В валках третьего типа имеются два входных конуса, первый отвечает за улучшение условий захвата, второй сокращает длину очага деформации, что приводит к снижению дефектов на наружной

Рис. 1. Бочковидный валок прошивного стана

Рис. 2. Бочковидный валок прошивного стана первого типа

юти г м€имиигггг:гт

Рис. 3. Бочковидный валок прошивного стана второго типа

Рис. 4. Бочковидный валок прошивного стана третьего типа

и внутренней поверхностях гильзы, поэтому такие валки применяют при прокатке заготовок, которые отличаются по диаметру незначительно (рис. 4).

Рассматривая осевую зону металла в очаге деформации при прошивке, следует отметить, что схема напряженно-деформированного состояния здесь разноименная, так как со стороны валков действуют силы сжатия, а со стороны дисков Ди-шера или направляющих линеек, а также со стороны прошивки - силы растяжения. Такая схема не является желаемой, так как может вызвать разрушение металла, если будет достигнуто критическое обжатие. В конечном итоге, произойдет полное использование запаса пластичности, и образуются макроразрушения, а это приводит к образованию дефектов на внутренней стороне трубы. Поэтому важное условие прошивки не только создание благоприятной схемы напряженно-деформированного состояния при деформации металла и оптимальное соотношение поперечной и продольной деформации, которое значительно влияет на возможность разрушения в центральной зоне заготовки, а также повышение значения критического обжатия.

Повысить критическое обжатие можно за счет изменения обычной схемы напряженно-деформированного состояния (по двум осям - растяжение и по одной оси - сжатие) на новую (по двум осям - сжатие и по одной оси - растяжение). Такое изменение схемы напряженного состояния может быть получено, если изменить скольжение и создать дополнительные подпирающие силы. Это можно воплотить, если на пути течения металла в очаге деформации на валках выполнить гребни, кото-

Рис. 5. Пазовая калибровка валков

рые будут создавать дополнительное сопротивление течению металла, а это в свою очередь приведет к смене схемы напряженного состояния металла в очаге деформации.

Сделанные заключения легли в основу новых типов калибровок валков прошивных станов.

1. Пазовая калибровка (рис. 5) характеризуется тем, что на валках создают гребни переменной высоты и пазы переменной ширины. Угол наклона гребня к оси валка равен 0°. Гребни расположены по всей образующей валка, что приводит к уменьшению растягивающего напряжения и в результате схема становится близкой к схеме с двумя сжимающими и одним растягивающим напряжением, а это в свою очередь приводит к повышению величины критического обжатия. У пазовой калибровки есть один существенный недостаток, который заключается в трудном ее изготовлении.

2. Кольцевая калибровка (рис. 6). Угол наклона гребня к оси валка равен 900. Здесь гребни оказывают аналогичное действие, как и в пазовой калибровке, улучшая, тем самым, напряженно-деформированное состояние.

3. Винтовая калибровка (рис. 7). Угол наклона гребней к оси валка находится в пределах 0-90°. Этот вид калибровки позволяет улучшить схему напряженно-деформированного состояния как в осевом, так и в тангенциальном направлении.

Если при прошивке используются заготовки диаметром до 140 мм, применяют прошивные станы с дисковыми и грибовидными валками. На прокатных станах с грибовидными и дисковыми валками получают более длинные гильзы.

Рис. 6. Кольцевая калибровка валков

/¡гтге Г КтПГЛРГУЯ /117

Несмотря на технологические преимущества прошивных станов с грибовидными валками, они не получали в последнее время развития из-за ряда конструктивных недостатков:

1) нерегулируемые углы раскатки и подачи, что уменьшает производительность и снижает гибкость в работе стана;

2) громоздкая, неудобная в эксплуатации клеть, объединяющая в себе шестеренную и рабочую клети в одной станине;

3) консольное крепление рабочих валков, в сильной степени снижающее жесткость клети.

В современном производстве бесшовных горя-чедеформированных труб применяют такой тип валка, как валок с двойным пережимом. Профиль этого валка показан на рис. 10. В основу калибровки такого валка положен принцип дробления деформации. В этом случае валок разбивается на участки, в которых осуществляются обжатия, значительно меньшие критических, с последующим прохождением участков, где обжатие не производится. В результате применение валков такого типа позволяет улучшить устойчивость заготовки в валках, а также уменьшить разностенность.

Рис. 8. Профиль дискового валка прошивного стана

Рис. 7. Винтовая калибровка валков

II. Профиль дисковых валков прошивных станов показан на рис. 8.

Дисковые валки позволяют получать профили с резкими переходами, кроме того, применение двух-опорных валков дает возможность существенно упростить конструкцию рабочей клети, что обусловливает применение конических валков в станах малых типоразмеров, а дисковых валков - в более тяже-лонагруженных станах больших типоразмеров.

III. Профиль грибовидных валков прошивных станов показан на рис. 9.

На таких валках различают два участка: входной 1п и выходной (/р) конусы.

Рис. 9. Профиль грибовидного валка прошивного стана

Рис. 10. Профиль валка прошивного стана с двойным пере -жимом

При расчете системы калибров, обеспечивающих получение трубы заданного размера, особое внимание необходимо уделить направляющему инструменту, который образует в очаге деформации вместе с валками закрытый калибр, что позволяет вести процесс прошивки с повышенными коэффициентами вытяжки и получать более тонкостенные гильзы. В прошивных станах в качестве направляющего инструмента могут использоваться направляющие линейки и диски Дишера.

Линейки прошивного стана имеют достаточно сложную форму, которая обусловлена видом деформации, величиной обжатий и подъемом диаметра гильзы по сравнению с диаметром заготовки. Линейки в прошивных станах участвуют в процессе деформации заготовок, поэтому их форма должна соответствовать профилю валка таким образом, чтобы между боковыми поверхностями валков и линеек не было зазоров. Также линейки влияют на поперечную деформацию металла, способствуя овализации гильзы.

На рис. 11 приведен профиль линейки прошивного стана.

Плюсы направляющих линеек в том, что они перекрывают весь очаг деформации, однако есть и минусы:

1) они нагреваются и быстро портятся из-за высокого трения с заготовкой;

2) замену линеек производят в ручную, что повышает травмоопасность и физическую нагрузку рабочего персонала;

3) затраты на изготовление линеек больше, чем на изготовление дисков.

Для устранения всех перечисленных недостатков на современном производстве все чаще используют в качестве направляющего инструмента диски Дишера. Профиль дисков Дишера показан на рис. 12.

Преимущество направляющих дисков над направляющими линейками в следующем:

1) сокращается время на производство продукции, так как не надо затрачивать столько времени на замену линеек;

2) диски делают обороты, благодаря чему успевают охлаждаться;

3) трение значительно меньше, чем у линеек, что повышает их износостойкость;

4) заготовка легче извлекается после прокатки благодаря тому, что диски отводятся в разные стороны.

Рис. 11. Линейка прошивного стана

Рис. 12. Диск Дишера

Минус дисков состоит в том, что они захватывают не весь очаг деформации в отличие от линеек.

Замена направляющих линеек направляющими дисками необходима заводам, так как благодаря направляющим дискам издержки производства сократятся и увеличится выпуск продукции. В результате применения направляющих дисков вырастет объем производства, уменьшатся травмо-опасность и физическая нагрузка персонала. Ремонт и замена направляющих дисков обходятся дешевле, чем замена направляющих линеек. Их ресурс также заметно выше.

Необходимо отметить, что для правильного подбора и расчета системы калибров, обеспечивающих получение трубы заданного размера, следует исходить из конкретных условий производства, учитывать специфичность производства, механизацию и автоматизацию производства, размеры и форму деформирующего инструмента, физические и механические свойства стали.

При этом калибровка должна отвечать специальным требованиям, обеспечивая:

1) получение гильз с необходимыми геометрическими размерами и высокое качество наружной и особенно внутренней поверхностей;

2) нормальное и стабильное течение процесса прошивки, не нарушая условий первичного и вторичного захвата;

3) высокую производительность стана при минимальном расходе энергии на прошивку;

4) высокую стойкость инструмента, которая сокращает число перевалок и удлиняет срок его службы;

5) возможность осуществления процесса прошивки для гильз широкого сортамента без дополнительных перевалок.

Литература

1. М а т в е е в Ю. М., В а т к и н Я. Л. Калибровка инструмента прокатных станов. М.: Металлургия, 1970.

2. Технология прокатного производства / А. П. Грудев, Л. Ф. Машкин, М. И. Ханин М.: Металлургия, 1994.

Основной характеристикой трубопрокатных станов является максимальный диаметр прокатываемых труб. Поэтому после наименования стана идет цифра, указывающая максимальный диаметр прокатываемых труб. Например, автоматический стан 140.

В зависимости от диапазона диаметров прокатываемых труб агрегаты подразделяются на три типоразмера: малые – ТПА-140, средние – ТПА-250, большие – ТПА-400.

На ТПА-140 прокатывают трубы диаметром 70-140 мм с толщиной стенки 3,0-3,5мм ; на ТПА-250 – трубы диаметром 76-250мм с толщиной стенки 3,5-4,0мм ; на ТПА-400 – трубы диаметром 159-400мм с толщиной стенки 4,5-6,0мм .

Технологический процесс производства на установках с автоматическим станом

Рассмотрим последовательность технологических операций при прокатке труб на малых автоматических установках ТПА-140. Схема расположения оборудования приведена на рис. 52, схема технологического процесса – на рис. 53.

Круглую заготовку нагревают в кольцевой печи с вращающимся подом до температуры 1000-1270С. Нагретая заготовка подается для прошивки в гильзу на прошивной стан винтовой прокатки. Схема прошивки приведена выше на рис. 49.

Диаметр заготовки отличается от диаметра гильзы в пределах 10 %. Круглую заготовку диаметром 70- 150 мм получают с трубозаготовочных станов или сортовых станов.

Перед прошивкой торец заготовки центруется пневматическим зацентровщиком для уменьшения разностенности гильз. Коэффициент вытяжки в прошивном стане в зависимости от размера трубы и толщины стенки составляет = 1,56,0.

После прошивки гильза подается на автоматстан. Рабочая клеть автоматических станов – двухвалковая, нереверсивная. По длине бочки размещают 5-12 круглых калибров. Каждый калибр предназначен для прокатки только одного размера трубы.

Прокатка черновой трубы происходит между валками с калибрами и короткой неподвижной оправкой, установленной в калибре валков. Гильзу прокатывают в трубу за два прохода. Схема прокатки приведена на рис. 54.

Рис. 52. Схема расположения оборудования трубопрокатного агрегата 140 с

автоматическим станом:

I – склад заготовок; II – отделение станков для отделки труб; 1 – весы грузоподъемностью 15 т ; 2 – наклонная решетка; 3 – загрузочная и выгрузочная машины; 4 – нагревательная кольцевая печь; 5 – правильный стан; 6 – рольганг; 7 – зацентровщик; 8 – наклонная решетка; 9 – наклонная решетка для бракованных заготовок; 10 – автоматический стан; 11 – раскатной стан; 12 – калибровочный стан; 13 – подогревательная печь; 14 – фрикционный выталкиватель из печи; 15 – редукционный стан; 16 – холодильник; 17 – правильный стан

Рис. 53. Схема технологического процесса производства труб на

установках с автоматическими станами (с одной прошивкой):

1 – нагрев заготовок; 2 – зацентровка заготовок; 3 – прошивка заготовок; 4 – прокатка гильзы в трубу на автоматическом стане; 5 – раскатка труб; 6 – калибровка труб; 7 – промежуточный подогрев труб; 8 – редуцирование труб; 9 – охлаждение труб, 10 – правка труб

Рис. 54. Схема прокатки труб на автоматстане:

а – прокатка; б – возврат трубы; 1 – гильза; 2 – верхний валок; 3 – нижний валок; 4 – оправка; 5 – упорный стержень; 6 – верхний ролик обратной подачи; 7 – нижний ролик обратной подачи; 8 – труба

Первый проход осуществляется с передней стороны стана. Перед прокаткой верхний рабочий валок 2 и нижний ролик обратной подачи7 опущены вниз. При захвате гильзы валками происходит ее обжатие по диаметру и толщине стенки. После первого прохода оператор расклинивает верхний валок, который под действием уравновешивающего устройства поднимается вверх. Одновременно нижний ролик обратной подачи7 поднимается вверх и возвращает трубу на переднюю сторону стана (рис. 54,б ). Затем происходит замена оправки, диаметр которой на 1-2мм больше диаметра оправки первого прохода. Второй проход осуществляется с передней стороны стана. Перед подачей трубу кантуют на 90. Суммарный коэффициент вытяжки за два прохода не должен превышать 1,2 = 2, чтобы избежать надрывов трубы. Максимальная длина трубы после автоматстана – 10- 15м .

После прокатки на автоматическом стане труба имеет некоторую овальность, разностенность (утолщение стенки в местах выпуска калибра), возможно образование рисок на внутренней поверхности трубы из-за налипание частиц металла на оправку. Для устранение этих дефектов черновая труба после автоматстана поступает для прокатки в обкатные машины (рис. 53, 5 ). По устройству обкатные машина подобны прошивным станам: обкатка трубы производится между двумя бочковидными валками и короткой оправкой. В обкатных станах обжатие по толщине стенки составляет 5-10 %, смещенный при деформации объем металла течет преимущественно в тангенциальном направлении, т. е. на увеличение диаметра трубы. Производительность обкатного стана в 1,5- 2 раза ниже, чем основных станов – прошивного и автоматического. Поэтому для выравнивания пропускной способности всех участков устанавливаются два обкатных стана. После обкатных машин труба сt 600С поступает для калибрования в непрерывный калибровочный стан6 (рис. 53), а затем на холодильник9 и правку на правильную машину10 .

Если необходимо уменьшить диаметр труб, тогда после обкатных станов трубы подогревают до температуры 1000- 1150С перед редуцированием в печи7 и прокатывают в редукционном стане8 , откуда они поступают на холодильник для охлаждения и последующей правки и отделки.

ТПА-250 с автоматическим станом имеет такой же состав оборудования, как и ТПА-140, за исключением редукционного стана, который обычно не устанавливается.

ТПА-400 имеют в своем составе две кольцевые печи и два прошивных стана. Второй прошивной стан – элонгатор.

Изобретение относится трубопрокатному производству, в частности к прошивным станам поперечно-винтовой прокатки. Прошивной стан поперечно-винтовой прокатки содержит рабочую клеть с одним бочковидным верхним валком и двумя бочковидными нижними валками, оси симметрии которых смещены в вертикальной плоскости относительно оси прокатки, и привод вращения нижних валков, верхний валок снабжен приводом, расположенным с противоположной от привода нижних валков стороны рабочей клети, при этом радиус пережима верхнего валка определен по формуле,

Изобретение обеспечивает улучшение захвата заготовки валками и повышение качества прошиваемых гильз. 4 ил.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а точнее к прошивным станам поперечно-винтовой прокатки.

В настоящее время на всех трубопрокатных агрегатах страны и за рубежом для получения гильз распространены два типа станов: двухвалковые прошивные станы и трехвалковые прошивные станы.

Главным критерием применения того или иного типа стана является качество прошиваемых гильз по геометрии, наличию внутренних и наружных плен, разностенности и точности размеров по диаметру, криволинейности и т.д.

Главным преимуществом двухвалкового прошивного стана является сравнительно низкая разностенность гильз, недостатком - наличие плен на их внутренней поверхности.

Главным достоинством трехвалкового прошивного стана является отсутствие плен на внутренней поверхности гильз, недостаток - повышенная разностенность.

Задача данного изобретения - использование преимуществ обоих типов стана и ликвидация их недостатков.

Известен прошивной стан поперечно-винтовой прокатки, содержащий рабочую клеть с двумя рабочими валками и привод вращения валков (В.Я.Осадчий, А.С.Вавилин и др. Технология и оборудование трубного производства. Учебник для вузов. М.: «Интернет Инжиниринг», 2001 г., с.75-82).

Особенность напряженно-деформированного состояния на входном конусе очага деформации двухвалковых станов определяет возможность разрушения металла в сечениях до носка оправки, что и приводит к образованию дефектов, а именно к появлению плен на внутренней поверхности гильз.

Более благоприятные условия для прошивки возможны на станах, где имеет место нагружение не в двух, а в трех точках по периметру заготовки.

Известен стан поперечно-винтовой прокатки, содержащий рабочую клеть с тремя валками, симметрично расположенными (под углом 120°) относительно оси прокатки, и групповой привод вращения валков (авт. свид. СССР №780914, В 21 В 19/02, заявл. 21.02.79 г., опубл. 23.11.80 г.).

В трехвалковых прошивных станах поперечно-винтовой прокатки допускается любое обжатие перед носком оправки без разрыхления в центре заготовки, уменьшается склонность к образованию внутренних плен и увеличивается коэффициент осевого скольжения. Однако, так как процесс прошивки в трех валках отличается высокими требованиями к сочетаниям параметров, то трехвалковые прошивные станы применяют для ограниченного сортамента исходной заготовки и при этом не исключается разностенность гильз. Кроме того, в трехвалковых станах с симметричным очагом деформации сложно применить индивидуальный привод - более мобильный, надежный и экономичный.

Из известных прошивных станов поперечно-винтовой прокатки наиболее близким по технической сущности является прошивной стан, содержащий рабочую клеть с имеющими одинаковую форму и длину одним верхним и двумя нижними валками, оси симметрии которых смещены в вертикальной плоскости относительно оси прокатки, и привод вращения нижних валков (патент ФРГ №1946463, В 21 В 31/08, заявл. 13.09.69 г., опубл. 5.01.78 г.).

Верхний валок, неприводной, является направляющим. Два нижних валка - рабочие.

При таком расположении валков процесс прокатки ведут со смещением оси заготовки относительно оси стана. Смещение оси заготовки благоприятно сказывается на распределении напряжений в поперечном сечении заготовки, уменьшает вероятность разрушения металла (образование полости) перед носком оправки и образования дефектов на гильзах и трубах (плены, разностенность).

Недостаток известной конструкции прошивного стана поперечно-винтовой прокатки заключается в том, что наличие холостого верхнего валка ухудшает условия захвата из-за необходимости дополнительных усилий на раскручивание этого валка, имеющего значительный момент инерции. Именно это обстоятельство и возникающие при неприводном валке реактивные силы трения, направленные в сторону, противоположную усилиям прокатки, препятствуют надежному захвату заготовки.

Другим недостатком этого прошивного стана является невозможность прокатки тонкостенных гильз, так как необходимым условием для этого должен быть минимальный зазор между нижними валками и верхним валком при прокатке всего тонкостенного сортамента гильз.

Это, в свою очередь, возможно только при условии соблюдения определенных соотношений между основными конструктивными параметрами очага деформации.

Задача настоящего изобретения состоит в создании прошивного стана, позволяющего улучшить условия захвата заготовки валками и повысить качество прошиваемых гильз.

Поставленная задача достигается тем, что в прошивном стане, содержащем рабочую клеть с одним бочковидным верхним валком и двумя бочковидными нижними валками, оси симметрии которых смещены в вертикальной плоскости относительно оси прокатки, и привод вращения нижних валков, согласно изобретению, верхний валок снабжен приводом, расположенным с противоположной от привода нижних валков стороны рабочей клети, при этом радиус пережима верхнего валка определен по формуле

,

где R x - радиус пережима верхнего валка,

R в - радиус пережима нижнего валка,

R з - радиус прошиваемой заготовки,

h=0-200 мм - величина смещения оси симметрии нижних валков относительно оси прокатки по радиусу пережима.

Такое конструктивное выполнение прошивного стана поперечно-винтовой прокатки позволяет, с одной стороны, улучшить условия захвата, а, с другой стороны, уменьшить разностенность гильз и качество их внутренней поверхности благодаря более благоприятной схеме напряженного состояния при наличии трех приводных валков, расположенных асимметрично относительно оси прокатки, в результате которой используются преимущества всестороннего сжатия заготовки тремя валками и всестороннего растяжения двумя нижними валками, как в двухвалковом стане.

Экспериментами установлено, что при использовании верхнего валка с радиусом пережима, рассчитанным по предложенной формуле, обеспечивается его контакт с нижними валками с минимальным зазором, в результате чего становится возможной получение прошивкой тонкостенных гильз без появления дефектов на их поверхности.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на чертежи, на которых:

на фиг.1 изображен прошивной стан поперечно-винтовой прокатки, общий вид сверху;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - вид Б на фиг.2;

на фиг.4 - схема расположения валков по радиусу пережима.

Прошивной стан поперечно-винтовой прокатки состоит из рабочей клети 1 и привода вращения валков рабочей клети.

Рабочая клеть 1 содержит станину 2, на которой в горизонтально расположенных барабанах 3 и 4 смонтированы нижние бочковидные валки 5 с возможностью изменения положения оси их симметрии как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях, на угол подачи с помощью известных механизмов. Верхний бочковидный валок 6 расположен в барабане 7, смонтированном в откидной крышке 8 с возможностью изменения положения оси симметрии валка 6 в вертикальной плоскости и на угол подачи известными механизмами.

Изменяя положение валков 5 и 6, ось прошивки может быть смещена вверх или вниз относительно оси симметрии стана.

Два нижних валка 5 и верхний валок 6 имеют одинаковую форму и длину.

Радиус R x пережима верхнего валка 6 определен по формуле

,

где R x - радиус пережима верхнего валка,

R в - радиус пережима нижнего валка,

R з - радиус прошиваемой заготовки,

h=0-200 мм - величина смещения оси симметрии нижних валков относительно оси прокатки.

Нижние валки 5 через шпиндели 9, расположенные на входной стороне стана, связаны через редуктор 10 с электродвигателем 11. Возможно также применение индивидуального привода для каждого нижнего валка 5.

Верхний валок 6 через шпиндель 12, расположенный на выходной стороне стана, связан с редуктором 13 и электродвигателем 14.

При прошивке заготовки на прошивном стане поперечно-винтовой прокатки основное движение и формоизменение металла происходит под действием сил трения поверхности металла с валками в очаге деформации, образованном двумя нижними валками 5 и одним верхним валком 6, со смещением оси прошивки относительно оси симметрии стана. Заготовка подается в очаг деформации любым известным способом и прошивается.

Смещение оси прошивки относительно оси симметрии стана создает благоприятную схему напряженно-деформированного состояния металла заготовки, при этом минимальный зазор в зоне контакта валков исключает искажение наружной поверхности металла, что особенно важно при получении тонкостенных гильз.

Предложенный прошивной стан поперечно-винтовой прокатки по сравнению с известными позволяет улучшить условия захвата заготовки, повысить качество гильз.

Прошивной стан поперечно-винтовой прокатки, содержащий рабочую клеть с одним бочковидным верхним валком и двумя бочковидными нижними валками, оси симметрии которых смещены в вертикальной плоскости относительно оси прокатки, и привод вращения нижних валков, отличающийся тем, что верхний валок снабжен приводом, расположенным с противоположной от привода нижних валков стороны рабочей клети, при этом радиус пережима верхнего валка определен по формуле

,

где R x - радиус пережима верхнего валка;

R в - радиус пережима нижнего валка;

R з - радиус прошиваемой заготовки;

h=0-200 мм - величина смещения оси симметрии нижних валков относительно оси прокатки по радиусу пережима.