CZ217595A3

CZ217595A3 - Rolling method of perforated skelps on assel rolling equipment

Info

Publication number: CZ217595A3
Application number: CZ952175A
Authority: CZ
Inventors: Jurgen Dr Ing Pietsch; Ingo Baade
Original assignee: Mannesmann Ag
Priority date: 1994-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1996-03-13
Also published as: JPH0866703A; US5642638A; EP0703014B1; KR960007036A; DE59501098D1; EP0703014A1; DE4431410C1; CN1118286A

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu redukce vnějšíhCL. průměru 5ř tloušťky stěny válcováním válcového děrovaného trubkového předvalků, který je do Asselova válcovacího zařízení zaveden svou přední částí, přičemž ve směru vstupu před Asselovým válcovacím zařízením je vytvořeno zařízení pro redukci vnějšího průměru a/nebo tloušťky stěny zadní koncové části děrovaného trubkového předvalků, který je navlečen na trnovou tyč, jehož válce předredukce, redukující konce děrovaného trubkového předvalků, jsou nastavitelné podle děrovaného trubkového předvalků a odtažitelné od tohoto děrovaného trubkového předvalků.

Dosavadní stav techniky

Bezešvé trubky, obzvláště z oceli, jsou vyráběny ve třech hlavních krocích tváření, a sice děrování, protahování a dohotovovací válcování. Přitom se masivní trubkové předvalky často nejdříve děrují v Mannesmannově Šikmém válcovacím zařízení a potom se zavedou k dohotovovacímu válcování do tak zvaného kalibrovacího stroje nebo prodlužovaní válcovny. Pro protahování probíhající mezitím jsou známé různé postupy; jako svébytný postup byl zaveden Asselův postup, kterým se zabývá předkládaný vynález. Nalézá uplatnění U výrobců trubek se střední a velkou tloušťkou sten a obzvláště takových, které mají mít bezvadné svrchní plochy a nízkou toleranci, jako například v případě výroby ocelových trubek na valivá ložiska. Asselovo válcovací zařízení pracuje na principu šikmého válcování přes trnovou tyč, přičemž tři . kónické pracovní válce jsou ve styku, posunuty navzájem vždy o 120 stupňů a uloženy šikmo naproti osy válce. Naproti tomu jsou pracovní válce přestavitelné kolmo k ose válce, takže je možné na jednom Asselově válcovacím zařízení vyrábět větší počet průměrů trubek. Pracovní válce Asselova válcovacího zařízení sestávají v podstatě z náběhového kuželu, pracovní části (pracovní osazení), z hladící části a z výstupu a zaoblovací části. Hladící část má za účel uvolnit částečně trubku z trnové tyče a.

1. vyhladit svrchní.plochy trubky a

2. vyrovnat rozdíly v tloušťkách stěn.

Při válcování obzvláště tenkostěnných trubek se ukázalo jako nevýhodné, že se Asselovým válcovacím procesem na zadním konci trubkového předvalku vytvoří rozšíření, které je zpravidla v řezu trojhranné. Hovoří se o triangulaci, která nakonec znamená konec na válcované trubce určený k oddělení a sešrotování. Při obzvláště silné triangulaci může trubkový předvalek uvíznout v Asselově válcovacím zařízení, takže je nutné otevření válce se všemi myslitelnými nevýhodami,

Příčina triangulace je založena na tendenci k rozšiřování spočívající na válcovacím zařízení a je podmíněna pracovním postupem. Když u zadního konce vývalku klesne podélné tahové napětí v trubkovém předvalku, protože se v náběhovém kuželu nachází materiál, který již není dostatečně formovatelný, tak se zvětší tendence materiálu ke zvětšení podílu tangenciálního přetváření. To znamená, že radiální přetváření způsobí více větší tangenciální a menší podélné přetváření. To zase způsobí zvětšení průměru. Kdyby byla tangenciální výstupní rychlost mezi válcem a trnem větší než vstupní rychlost válce následujícího, došlo by ke vzdutí materiálu ve volných prostorech mezi třemi válci, které by mohlo vést k zablokování podélného posuvného pohybu.

~' P o s t up ú vo děm “uvedeného “ dr uhu j e “'známy'“ z~WO“ 9Ό 7ΌΌ 4'4' 9 “ Pro řešení popsaného problému je tam navrženo, aby bylo na náběhovou stranu Asselova válcovacího zařízení, instalováno zařízení předredukce, které sestává ze tří nebo čtyř nastavítěTnyčh^-valčů^—předredukce, jěj”ičhž’”osy vykazuji^-mírný” odklon od osy vývalku. popř. osy válcovací., stolice. Asselova. válcovacího zařízení. Tímto známým zařízením předredukce se. zabrání nebo omezí triangulace . na zadním ...konci, trubkového předvalku při Asselově procesu, takže trubkový předvalek může nerušeně vystupovat z Asselova válcovacího zařízení, aniž by válce musely být uvolňovány. Je to způsobeno redukcí -p-růmě-nu—a-/-nebo—t-Loíiš-ť-k-y—s-těn-y—na—konc-i—dě-nov-aného—t-r-ubko-véhopředvalku vstupujícího do Asselova válcovacího zařízení, provedenou v zařízení předredukce. Cílem této předredukce je ale také přinejmenším takové snížení hnací síly způsobující rozšiřování konce, totiž pokud možno odstavení radiálního přetváření v přetvářecí zóně Asselova válcovacího zařízení, že již nedojde k poruchám v Asselově válcovacím zařízení a k velkým ztrátám konců.

Podstata vynálezu

Vynález se zakládá na úkolu optimalizovat podmínky pro rychlost posuvu a přetváření a tím účinek předredukce při postupu úvodem popsaného druhu.

Tento úkol je řešen znaky uvedenými ve význakové části nároku 1. Předkládaný vynález seznal, že nestačí konce děrovaných trubkových předvalků pouze libovolně redukovat před vstupem do Asselova válcovacího zařízení, naopak' přitom musí být dodrženy jisté rychlostní a přetvářecí podmínky, pokud se předredukcí nemá dojít k. poškození konců děrovaných trubkových předvalků nebo k úplnému zrušení zamýšleného účinku. Také se zjistilo, že poměry jsou závislé na tom, jaké průměry trubek a tloušťky stěn jsou v Asselově válcovacím zařízení válcovány.

Podle vynálezu je na základě popsaných problémů a. nevýhod a nedostatků stávajících zařízení navrženo, aby byly válce zařízení předredukce nastaveny pomalu a kontinuálně proti děrovanému trubkovému předvalků a přitom aby byly dodrženy podmínky pro axiální dráhu pro působení zařízení předredukce zakotvených v nároku 1. Když budou tyto podmínky dodrženy, tak jsou dosažitelné optimální výsledky ve smyslu stanovených úkolů. Jestliže je tato dráha zvolena příliš krátká, tak válce zařízení předredukce nedosáhnou své konečné polohy, to znamená, že tloušťka stěny nebude dostatečně redukována a nastane triangulace. Jeli naproti tomu redukovaná délka příliš velká, vznikne vyboulení, tzn. zesílení děrovaného trubkového předvalků na konci, tak že triangulace může nastat i tam. Budiž podotknuto, že zadní konec děrovaného trubkového předvalku by měl probíhat pokud možno kolmo k podélné ose, nejlépe by měly být použity nařezané předvalky. Šikmé konce děrovaných trubkových předvalků a velké rozdíly v tloušťce stěny na konci vedou rovněž k částečné (jednostranné) triangulaci.

Výhodné vytvoření vynálezu představují vedlejší nároky.

V jednom dalším vytvoření vynálezu se zjistilo, že zvláštní význam náleží průměru tangenciální kružnice mezi válci zařízení předredukce v nastaveném stavu. Příznivé výsledky s e ” da j í ~o č e k á vat;“ kdy ž ^budou “ do dr ž e ny * smě r né“ ho dno t y * uvedené “ v nároku 2. Ve spojení s poučením 1. patentového nároku vznikne při dodržení , uvedených kritérií konec · děrovaného.: trubkového předvalku, který, za kónicky, probíhajícím. přěčHbčiem vybTHa š válcovitě probTHajltí šťěnou děrovanéhotrubkového předvalku.. V extrémním .případě může být délka, válcového dílu redukovaného konce děrovaného trubkového předvalku rovna nule...

Podle dalšího znaku vynálezu jsou nabídnuty úhly posuvu pro válce Asselova válcovacího zařízení, které ve spojeni s _v_ýš.e_uvedenými_znaky_vynálezu_zamezí_rozšíření.._B.y.l.o_ zjištěno, že vedle redukce tloušťky stěny - ovlivňuje rozšíření také úhel posuvu, proto tento úhel musí být pokud možno alespoň pro vyválcování zadního konce děrovaného trubkového předvalku dostatečně malý, aby se do mezery mezi válci při každém otočení nedostalo příliš materiálu. Patentový nárok 3 nabízí výhodný úhel posuvu γ mezi 3,5 a 6 grád, při kterém by vynález měl být proveden obzvláště výhodně. Ostatně je-li úhel posuvu příliš malý, je axiální

- 5 6 výstupní rychlost malá a kromě jiného tím vznikající příliš malé rozšíření ztěžuje uvolnění trubkového předvalku z trnové tyče.

f j Podle dalšího znaku tvořícího vynález je ve 4.

| patentovém nároku navrženo, aby byla nastavena obvodová rychlost válců mezi 1,5 a 6 m/s, s výhodou mezi 4,0 a

4,5 m/ s.

Výhodné pro válcování tenkostěnných předvalku je, kďyž je hladící část Asselova válce při velkém výstupním úhlu válců poměrně krátká. Patentový nárok 5 nabízí rozměry pro délku hladící části vzhledem k rozdílným průměrům děrovaného trubkového předvalku. Výstupní úhel by přitom měl vzhledem k hladící části Asselova válce být 4 až 6 grád. Je výhodné, když je přechod mezi hladící částí a výstupní částí zaoblen s nějakým poloměrem, tedy když se zamezí výskytu ostrých hran. Také je možné vytvořit celý výstupní díl s tvarem křivky, tzn. kónickou popř. lineární část zcela nahradit zaoblenou částí.

Konečně se v dalším vytvoření osvědčila opatření podle vynálezu, když se při válcování tenkostěnných trubkových předvalku může lehko otevřít příklon δ, který má u obvyklých rozbíhavých Asselových válců například 3 grád, tzn. zvětšit se o 0,3 až 0,7 grád potom na 3,3 až 3,7 grád.

Jiný návrh vynálezu určuje, aby před zavřením válců zařízení předredukce válce najeli již do polohy blízko svrchní plochy děrovaného trubkového předvalku. Odpovídající návrhy jsou učiněny v patentovém nároku 7. Toto

- 7 přednastavení válců zařízení předredukce má tu výhodu, že válce zařízení předredukce zajišťují dodatečné vedení děrovaného trubkového předvalku při válcování v Asselově válcovacím zařízení a je docíleno větší jistoty k dosažení nutné redukované délky.

Zařízením předredukce, které je předřazeno Asselovu válcovacímu zařízení k válcování s výhodou tenkostěnných trubek, lze docílit výhodných výsledků výše popsaným způsobem, přičemž je do značné míry zabráněno triangulaci na konci válcovaného děrovaného trubkového předvalku a je dedukována alespoň do té“⁷’míry3 že ^r se již nepřojeví“ nepříznivě na průběhu děje.

Přehled obrázků na výkresech

Jeden příklad provedení vynálezu bude následně vysvětlen; pro lepší pochopení způsobu je zobrazen na výkresu, na kterém obr. představuje Asselovo válcovací zařízení podle vynálezu ve schematickém nákresu.

Příklady provedení vynálezu

Ve schematickém zobrazení jsou vidět dva ze tří Asselových válců Asselova válcovacího zařízení označené 1^, které opracovávají děrovaný trubkový předvalek 2 redukcí průměru a tloušťky stěny, Asselův válec 1. je předřazen, blíže nepopsanému zařízení předredukce, jehož tři válce jsou označeny 2· Vevnitř děrovaného trubkového předvalku 2 je

- 7 8 vidět trn 4. Válec Asselova válcovacího zařízení sestává z náběhové části 5, pracovní části (osazení) 6, hladící části 2 a výstupní nebo zaoblovaci části 13. Příklon válce 2 3^eoznačen δ.

Svrchní plochy třech válců 3 zařízení předredukce přivrácené k ose válce se v jejich zobrazené pracovní poloze dotýkají tangenciální kružnice, která vykazuje průměr Ph_EI,. Přitom je děrovaný trubkový předvalek 2-je redukován na vnější průměr, který je čárkovaně naznačen značkou 2· Při posuvu děrovaného trubkového předvalku ve směru označeném 9 pohonem Asselových válců ve směru označeném 10 a nastavením válců 2 zařízení předredukce vznikne kónická oblast přechodu od vnějšího průměru D_H děrovaného trubkového předvalku na průměr D^, odpovídající tangenciální kružnici, jak je ve výřezu znázorněno pod válcem 3. Kónická oblast přechodu je zde označena 11. Celková vzdálenost mezi začátkem kónické oblasti 11 v návaznosti na průměr D_H děrovaného trubkového ,, předvalku a koncem děrovaného trubkového předvalku 12» je L^.

Dále je na náčrtku vyznačena tloušťka stěny S_H jakož i tangenciální kružnice v nejvyšším bodě Asselova válce označena D_HP. Vnější průměr trubkového předvalku opouštějícího Asselovo válcovací zařízení je označen D_L, tloušťka stěny trubkového předvalku je označena S_L. Průměr trnové tyče je označen D_M.

Asselovo 'Válcovací zařízení podle vynálezu, jak je schematicky zobrazeno na výkrese, může vykazovat například následující rozměry a hodnoty:

- 9 D_h= 185,7 mm přicházející od děrovací stolice

S_H= 17,9 mm přicházející od děrovací stolice

D_h= 139,7 mm průměr trnové tyče

D_hp= 158,8 mm vzdálenost Asselova válce v nejvyšším bodě (průměr tangenciální kružnice)

D_l= 177,8 mm průměr trubkového předvalku opouštějícího Asselovo válcovací zařízení

S._L= . ...9,..5. mm.. ...tloušťka .. .stěny... trubkového ... ...předvalku,.

opouštějícího Asselovo válcovací zařízení γ= 4/5 grád úhel posuvu Asselova válcovacího zařízení q= 3,7- grád příklon válce Asselova válcovacího zařízení v_v= 4,2 mm/s obvodová rychlost Asselova válce v nejvyšším

		bodě
D_w=	403- mm	průměr Asselova válce v nejvyšším bodě.
^NEL⁼	0,4 s	celkový čas válcování zařízení předredukce od prvního kontaktu do ukončení
DneL⁼	155,2 mm	předvolená vzdálenost válce (průměr tangenciální kružnice) zařízení předredukce bez působení přetvářecích sil
^ΝΕΙ»⁼	230 mm	délka působení zařízení předredukce
L_K=	32 mm	délka hladící části Asselova válce
Dněl o^-	198 mm	vzdálenost předem nastaveného válce zařízení předredukce	5
	Zařízení	předredukce k provádění způsobu podle vynálezu	í
pracuje hydraulicky. Maximální tlaková síla válce zařízení předredukce je předem dána hydraulickým válcem, který je k
'O		- 9 -

dispozici, a zvoleným tlakem, tlak v hydraulice je zpravidla konstantní. Rychlost uzavírání může být v každém okamžiku nastavena pomocí regulovatelného ventilu, přičemž se pracuje s malými rychlostmi. Začátek zavíracího procesu válce zařízení předredukce může být řešen fotobuňkou, okamžik uzavření musí být volen v závislosti na průměru děrovaného trubkového předvalku. Rovněž je možné určovat axiální rychlost na vstupu přes časový stroj pro definovanou měřenou délku dvěma senzory a mikroprocesorem. Tak může začátek procesu zavírání odpovídat rychlosti. Otvírání válce zařízení předredukce může být řešeno rovněž fotobuňkou.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob redukování vnějšího průměru a tloušťky stěny válcováním válcového děrovaného trubkového předvalku, který je svým předním koncem zaveden do Asselova válcovacího zařízení, přičemž ve směru pohybu před Asselovým válcovacím zařízením je vytvořeno zařízení pro redukci průměru a/nebo tloušťky stěny zadní koncové Části děrovaného trubkového předvalku nasazeného na trnovou tyč, jehož válec předredukce“ : redukující”*“ konec děrovaného trubkového předvalku, je vzhledem k děrovanému trubkovému předvalku nastavitelný a od něj odstavitelný, vyznačuj í cí se tím, že válce předredukce jsou pomalu a kontinuálně nastaveny na takovou nastavitelnou rychlost vzhledem k děrovanému trubkovému předvalku, že axiální dráha j^e P^ro účinek válců předredukce, měřeno od bodu nasazení válců předredukce na svrchní plochu děrovaného trubkového předvalku až ke konci děrovaného trubkového předvalku,

-......270-D^NEL ~ 1 / θ......1,25 D_h , přičemž D_H je označen vnější průměr děrovaného trubkového předvalku před vstupem do Asselova válcovacího zařízení.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že směrná hodnota pro průměr tangenciální kružnice mezi válci předredukce v předvoleném stavu je dána následujícími vztahy:

Π pro střední tloušťky stěn (D_L/S_L < 12) X ' ' -[ D_nel = D_h + (1,8......2) X S_H ’· /

SH_e = (0, 9......1,0} X S_H a pro malé tloušťky stěn (D_L/S_L > 12) ^NEL “ (2,0......2,2) x S_E

SH_e = (1,0. .'....1,1) x S_t' a pro tenkostěnné děrované trubkové předvalky

D_NEL = a + b x D_hp (mm) , přičemž znamenají:

D_NEL “ průměr tangenciální kružnice mezi válci předredukce v předvoleném stavu

S_H - tloušťka stěny děrovaného trubkového předvalku

SH_e - teoretická redukovaná tloušťka stěny na konci děrovaného trubkového, předvalku

D_l - průměr děrovaného trubkového předvalku za

Asselovým válcovacím zařízením

j; D„ průměr trnové tyče

J- S_L - tloušťka stěny děrovaného trubkového předvalku za Asselovým válcovacím zařízením

D_HP - průměr tangenciální kružnice mezi Asselovými válci v nejvyšším bodě v pracovní poloze, přičemž platí:

i a = 0 až 10, s výhodou 6,35 b =0,9 až 1,0, s výhodou 0,938. / i

3. Způsob podle nároků la2, vyznačující se tím, že válce Asselova válcovacího zařízení pracují s malým úhlem posuvu γ mezi 3 a 14 grád, s výhodou 3,5 az 6,0 grád.

4. Způsob podle nároků 1 ' až 3, vyznačující se tím, že obvodová rychlost válců Asselova válcovacího zařízení je nastavena na

-v_u-=—1-,-

5-až_6, 0-m/-s, — s—v-ýhodou-4-,-0-až-4 ,-5--m/s------5. Způsob podle jednoho nebo více z předchozích nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že pro válcování tenkostěnných trubkových předvalků při krátké hladící části jsou vyráběny válce s velkým výstupním úhlem, přičemž , při vzájemné vzdálenosti D_HP válců Asselova válcovacího zařízení, měřené v nejvyšším bodě, o velikosti

D_hp = 90 ..... .150 mm je stanovena délka hladící části , L_K = 10...;..50 mm, s výhodou

L_K = 20......30 mm, a při vzdálenosti o velikosti

D_hp = 150......200 mm je stanovena délka hladící části

V

L_K = 20......80 mm, s výhodou

L_K = 30......40 mm, přičemž výstupní úhel Asselových válců - vzhledem k hladící části - je mezi 4 a 6 grád.

6. Způsob podle jednoho nebo více z předchozích nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že při válcování tenkostěnných trubkových předvalku platí:

δ = δ_Νβηη + 0,0......1,5 grád, s výhodou δ = δ_Ν(?ηπ + 0,3......0,7 grád, přičemž 5_Nenn označuje příklon stanovený konstrukcí válcovacího zařízení pro kalibraci válců.

7. Způsob podle jednoho nebo více z předchozích nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že před nastavením válců předredukce válce najedou do polohy blízko svrchní plochy děrovaného trubkového předvalku, přičemž pro tangenciální kružnici předem nastavených válců platí:

Dhelo = ^dh ^{+ 4}......²⁰ s výhodou ^NELO ⁼ 8......θ ·