BRPI0612291A2

BRPI0612291A2 - processo para produção de um corpo oco de aço sem costura

Info

Publication number: BRPI0612291A2
Application number: BRPI0612291-4A
Authority: BR
Inventors: Rolf Kummerling; Gunther Manig
Original assignee: V&M Deutschland Gmbh
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2010-11-03
Also published as: ATE518606T1; CN101198419A; WO2006133696A1; EP1901862A1; AU2006257519B2; US20090113970A1; EP1901862B1; MX2007015999A; JP2008543569A; CA2611870C; US8316680B2; ES2370836T3; DE102005028667A1; BRPI0612291B1; CN101198419B; JP5103387B2; PL1901862T3; CA2611870A1; AU2006257519A1; UA96920C2

Abstract

PROCESSO PARA PRODUçãO DE UM CORPO OCO DE AçO SEM COSTURA. A presente invenção refere-se a um dispositivo para produção de um corpo oco sem costura de um bloco redondo maciço de aço com um diâmetro < 95% do diâmetro de bloco redondo maciço por um laminador de cilindros oblíquos de dois cilindros por um punção retido entre os cilindros oblíquos, apresentando uma parte de puncionamento e ao menos uma parte de acabamento, com emprego de guias de fechamento de calibre, sendo que é ajustada a distância dos cilindros na mais estreita seção transversal com relação ao diâmetro do bloco redondo empregado e a posição do punção com relação à mais estreita seção transversal dos cilindros.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVOPARA PRODUÇÃO DE UM CORPO OCO DE AÇO SEM COSTURA".

A presente invenção refere-se a um dispositivo para produçãode um corpo oco de aço sem costura segundo o preâmbulo da reivindicação 1.

Usualmente, para produção de um corpo oco sem costura de umbloco redondo maciço de aço por cilindros oblíquos por meio de um punçãoretido entre os cilindros oblíquos, este é de tal maneira ajustado que a dis-tância de cilindros na mais estreita seção transversal é 10 - 12% menor doque o diâmetro do bloco redondo empregado.

O punção se encontra com sua parte de puncionamento à frenteda mais estreita seção transversal dos cilindros. Esse plano é chamado tam-bém de "ponto alto".

A ponta do punção se encontra, portanto, em sua posição à fren-te do plano da mínima distância de cilindros (plano "ponto alto") de tal ma-neira que o bloco oco produzido não apresenta falhas internas. A parte deacabamento e a parte dilatada do punção (caso existente) se encontra atrásdo "ponto alto". Detalhes constam em "Bánder, Bleche, Rohre 6" (1965), Nr.4, pág. 184-189.

Segundo esse processo conhecido, os diâmetros de bloco ocosão 5% menores e consideravelmente maiores (> 20%) do que o diâmetrodo bloco redondo maciço empregado.

Um acentuado puncionamento redutor no bloco oco sem falhasnão é possível pelo processo conhecido. Falhas internas ocorrem especial-mente em blocos redondos de fundição contínua.

Constitui objetivo da invenção indicar um dispositivo para produ-ção de um corpo oco sem costura de um bloco redondo maciço de aço porcilindros oblíquos, com o qual blocos redondos de fundição contínua tambémpodem ser puncionados sem falhas internas com uma redução de diâmetro > 5%.

Esse objetivo é alcançado a partir do preâmbulo em combinaçãocom a parte caracterizadora da reivindicação 1 ou 2.Pelo ensinamento da invenção, a dimensão da contração (rela-ção distância de cilindros para diâmetro de bloco a frio) não é determinantepara um puncionamento isento de falhas internas, mas sim a manutenção deuma deformação dependente de material e de trem de laminação diante daponta do punção. Das dimensões de diâmetro de bloco e de bloco oco é cal-culada a distância de guia e/ou de cilindros em correspondência às equa-ções indicadas. Daí resulta com auxílio do limite de deformação a ser manti-do diante da ponta de punção a posição da ponta de punção.

Um estudo indicou que com ângulo de transporte ascendente eângulo de entrada descendente aumenta a alteração de forma limite X. Adependência de material resulta da capacidade de deformação do aço em-pregado. Com aços ao carbono simples a alteração dé forma limite X é mai-or em comparação com um aço ao cromo a 13% de difícil conformação.

Verificou-se, além disso, que a alteração de forma limite deter-minada em função do ângulo de cone deve ser provida de um fator de corre-ção, sendo que o ângulo de cone é definido como ângulo entre material delaminação e eixo de cilindros com um ângulo de transporte de zero.

Com um ângulo de cone de zero graus (punção bombeado) ofato de correção é igual a 1; com ângulo de cone positivo ascendente (pun-ção em cone) acima de 1, aumenta até um valor < 1,3.

Com emprego de um Iaminador de cilindros oblíquos de três ci-lindros resultam as mesmas dependências anteriormente descritas, apenascom a diferença de que a alteração de forma limite X é maior ao menos pelofator 1,2 em comparação com um Iaminador de cilindros oblíquos de doiscilindros.

A configuração das ferramentas é então um compromisso entrecomprimento de entrada de cilindro, ângulo de entrada de cilindro, compri-mento de punção e posição da ponta de punção sob observância das condi-ções secundárias de produção.

De um lado deve ser considerado que a parte de acabamento dopunção deve começar diretamente no "ponto alto" ou até mesmo ainda sesituar na parte de entrada dos cilindros oblíquos. De outro lado, uma calibra-gem de cilindros selecionada deve permitir a máxima amplitude total dasdeformações necessárias, pois uma troca dos cilindros oblíquos toma muitotempo.

O processo de acordo com a invenção supre as lacunas entre amodalidade de trabalho hoje usual e o processo protegido na DE 33 269 46C1 e é aplicável tanto para um Iaminador de cilindros oblíquos de dois cilin-dros como também para um Iaminador de cilindros oblíquos de três cilindrossem guias. Para a produção de corpos ocos de parede especialmente del-gada sem falhas internas e com pequena excentricidade é conhecido da DE332 69 46 C1 ajustar os cilindros oblíquos para uma distância na faixa de 75a 60% e as guias para uma distância na faixa de 85 a 70% do diâmetro dobloco redondo empregado.

As equações para cálculo da distância de cilindro e de guia são:para Iaminador de cilindros oblíquos de dois cilindros:distância de cilindros = diâmetro bloco oco - 0,075 χ diâmetro blocodistância de guia = diâmetro bloco oco + 0,075 χ diâmetro blocopara Iaminador de cilindros oblíquos de três cilindros:distância de cilindros = 3/2 χ diâmetro bloco -Vz diâmetro bloco

Como os distintos tipos de Iaminadores de cilindros oblíquos eos materiais a serem puncionados se distinguem em seu comportamento defluência, as equações acima mencionadas são suficientes para verificaremas possibilidades para produção de blocos ocos desejados bem como paraconfigurar cilindros e o punção em boa aproximação. Entende-se então porboa aproximação uma divergência < 3% no diâmetro de bloco oco.

O essencial é que com a correção fina podem ser alteradas dis-tâncias de cilindro e de guia bem como forma de punção, que não deve con-tudo ultrapassar a redução crítica à frente da ponta do punção. A alteraçãode forma limite X à frente da ponta de punção é definida como

X = (1- distância cilindros (posição ponta punção)%diâmetro bloco redondo

Como já mencionado, a dimensão X permitida depende do Iami-nador e do material a ser puncionado. Recomenda-se selecionar essa di-mensão de tal maneira que todos os materiais sejam puncionados com amesma dimensão.

A vantagem do processo proposto reside em laminadores, queproduzem tubos predominantemente sem costura até 200 mm de diâmetro,no fato de que podem ser empregados formados de fundição contínua comopré-material. Via de regra, com a mesma calibragem de cilindros se puncio-na desde acentuadamente reduzido até ligeiramente dilatado. Pode-se redu-zir assim nitidamente o número dos formatos de bloco redondo necessários.

Por exemplo, dessa maneira um bloco oco com um diâmetro de186 mm pode ser produzido de um bloco redondo com 220 mm de diâmetro.

Usualmente, para isso seria empregado um bloco redondo com 180 mm dediâmetro e dilatá-lo ligeiramente. Ou de um bloco redondo com 220 mm dediâmetro, sob ligeira redução, poderia ser produzido apenas um bloco ococom 210 mm de diâmetro.

Com auxílio de um exemplo é explicada a determinação da dis-tância de cilindro e guia com manutenção de uma determinada alteração deforma limite X.

Partindo de um bloco redondo de um material de aço St 52 comum diâmetro de 220 mm deve ser produzido em um Iaminador de cilindrosoblíquos de dois cilindros um bloco oco da dimensão 186 χ 20 mm. A rela-ção de diâmetro de bloco oco para diâmetro de bloco redondo indica um va-lor de 186 = 0,84,

que, como indicado, se situa aquém do valor até então usual de no mínimo0,95. Para o Iaminador de cilindros oblíquos de dois cilindros se empreganesse exemplo um punção bombeado com régua de guia.

Como já especificado anteriormente, isso significa que o fato decorreção é igual a 1. O ângulo de transporte importa em 10 0 e o ângulo deentrada e saída se situa em 3, 5 Isso leva a um valor de alteração de for-ma limite X de 6%. Como o diâmetro do bloco redondo importa em 220 mm,resulta assim uma distância de cilindro na posição da ponta de punção de206,8 mm.

A distância de cilindro no "ponto alto" importa em 186 mm -0,075 χ 220 = 169,5 mm e a distância de guia em 186 mm + 0,075 χ 220 =202,5 mm.

O dispositivo de acordo com a invenção é explicado esquemati-camente em um corte longitudinal. No corte longitudinal de meio lado aquipresente, do Iaminador de cilindros oblíquos é representado apenas o cilin-dro oblíquo 1 duplamente cônico, situado acima. O segundo cilindro oblíquocorrespondente bem como as guias de fechamento de calibre, situadas nooutro plano em um Iaminador de cilindros oblíquos de dois cilindros, quersejam as réguas de guia ou discos, foram aqui deixados de lado para maiorclareza.

O plano designado como "ponto alto" da mais estreita seçãotransversal 2 dos cilindros oblíquos 1 é caracterizado por uma linha tracejada.

Pode-se identificar nitidamente a posição, ademais não usual noprimeiro exemplo (figura 1), do punção 3. A extremidade da parte de acaba-mento 4 se projeta à frente do "ponto alto" 2 e, com isso, também da partede puncionamento 5. A ponta de punção 6 assume então uma posição quegarante que na região de entrada do bloco redondo a mencionada alteraçãode forma limite X mencionada seja mantida e o bloco redondo 7 puncionadosem falha.

Característica é a acentuada redução de diâmetro do diâmetro 8do bloco redondo 7 para o diâmetro 9 do bloco oco 10.

Alterando-se o ângulo de entrada do cilindro como representadono segundo exemplo (figura 2), com manutenção da deformação permitida àfrente da ponta de punção se pode mostrar que também por uma posição daparte de acabamento do punção atrás do "ponto alto" pode ser produzido umbloco oco correspondente com diâmetro reduzido. Em correspondência àrepresentação na figura 3, o maior ângulo de entrada conduz a uma altera-ção de forma limite X um pouco menor.

A figura 4 mostra a dependência do fator de correção do ângulode cone.

Claims

1. Dispositivo para produção de um corpo oco sem costura deum bloco redondo maciço de aço com um diâmetro < 95% do diâmetro debloco redondo maciço por um Iaminador de cilindros oblíquos de dois cilin-dros por um punção retido entre os cilindros oblíquos, apresentando umaparte de puncionamento e ao menos uma parte de acabamento, com em-prego de guias de fechamento de calibre, sendo que é ajustada a distânciados cilindros na mais estreita seção transversal com relação ao diâmetro dobloco redondo empregado e a posição do punção com relação à mais estrei-ta seção transversal dos cilindros, caracterizado pelo fato de que o blocoredondo maciço de entrada à frente da ponta do punção observa uma alte-ração de forma limite X dependente da capacidade de deformação do açoempregado, do ângulo de transporte ajustado bem como do ângulo de en-trada dos cilindros e as distâncias de ferramenta são determinadas em boaaproximação pelas equaçõesdistância de cilindros = diâmetro bloco oco - 0,075 χ diâmetro bloco redondodistância de guia = diâmetro bloco oco + 0,075 χ diâmetro bloco redondo,sendo que a alteração de forma limite X é definida como (1 - distância decilindros na posição ponta de punção para diâmetro do bloco redondo) em%.

2. Dispositivo para produção de um corpo oco sem costura deum bloco redondo maciço de aço com um diâmetro < 95% do diâmetro debloco redondo maciço por um Iaminador de cilindros oblíquos de dois cilin-dros por um punção retido entre os cilindros oblíquos, apresentando umaparte de puncionamento e ao menos uma parte de acabamento, com em-prego de guias de fechamento de calibre, sendo que é ajustada a distânciados cilindros na mais estreita seção transversal com relação ao diâmetro dobloco redondo empregado e a posição do punção com relação a mais estrei-ta seção transversal dos cilindros, caracterizado pelo fato de que o blocoredondo maciço de entrada à frente da ponta do punção observa uma alte-ração de forma limite X dependente da capacidade de deformação do açoempregado, do ângulo de transporte ajustado bem como do ângulo de en-trada dos cilindros e as distâncias de ferramenta são determinadas em boaaproximação pelas equaçõesdistância de cilindros = 3,2 χ diâmetro bloco oco - Vz χ diâmetro bloco redondo,sendo que a alteração de forma limite X é definida como (1 - distância decilindros na posição ponta de punção para diâmetro do bloco redondo) em%.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteriza-do pelo fato de que com ângulo de transporte crescente e ângulo de entradadecrescente aumenta a alteração de forma limite X.

4. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 - 3, ca-racterizado pelo fato de que com capacidade de deformação em queda émenor a alteração de forma limite X.

5. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 - 4, ca-racterizado pelo fato de que a alteração de forma limite X determinada emfunção do ângulo de cone é provida de um fator de correção, sendo que oângulo de cone é definido como ângulo entre material de laminação e eixode cilindros com um ângulo de transporte de zero graus.

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que com um ângulo de cone de zero graus o fato de correção éigual a 1 e com ângulo de cone positivo ascendente o fator de correção émaior do que 1 até um valor < 1,3.

7. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 2 - 6, ca-racterizado pelo fato de que com um Iaminador de cilindros oblíquos de trêscilindros com dependências ademais iguais a alteração de forma limite X émaior em ao menos um fator 1,2 em comparação com um Iaminador de ci-Iindros oblíquos de dois cilindros.

8. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 - 6, ca-racterizado pelo fato de que para espessura de parede < 10% do diâmetrode bloco oco, vista em direção de laminação, a parte de acabamento dopunção começa no "ponto alto".

9. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 - 7, ca-racterizado pelo fato de que a parte de acabamento do punção se situa naparte de entrada dos cilindros oblíquos.