IT8267320A1 - Procedimento di perforazione per la fabbricazione di tubi senza saldatura - Google Patents

Description

"Procedimento di perforazione per la fabbricazione di tubi

senza saldatura"

RIASSUNTO

L'invenzione si riferisce ad un procedimento per

la perforazione rotativa nella fabbricazione di tubi senza E< saldatura in un procedimento di perforazione rotativa, quale

u un procedimento al laminatoio a mandrino Mannesmann. L'opera O zione di perforazione rotativa ? effettuata utilizzando

un laminatoio di perforazione rotativa avente una coppia

di cilindri principali a forma di cono destinati a cooperare con una spina per la perforazione rotativa e cilindri

a disco disposti in posizioni opposte tra la coppia di cilin?

dri principali e destinati a premere il massello forato

sulla sua superficie. In questo procedimento di perforazione

L?Ufficiale Rog rotativa, i.cilindri principali hanno angoli di alimentazio-{ ne e di inclinazione destinanti a soddisfare alcune condizio a

ni, singolarmente ed in combinazione. Il procedimento rende (Og e* possibile effettuare la perforazione rotativa di materiali

meno lavorabili a caldo e/o estremamente difficili da lavora-

CE GM/f

re, ossia bi-cllette di acciaio altamente legato, senza defor?

mazione torsionale superficiale e deformazione di taglio

circonferenziale. Cos? ? possibile fabbricare tubi di alta

qualit? di acciai altamente legati senza saldature esterne

e senza difetti neL foro interno.

*** *** *?*

Campo dell'invenzione

i

La presente invenzione si riferisce ad un procedimen?

to di perforazione rotativa per la fabbricazione di tubi

senza saldatura mediante un procedimento di perforazione

rotativa .

Descrizione della tecnica anteriore

IL procedimento di perforazione rotativa (procedimen?

to Mannesmann) ? ampiamente utilizzato nella fabbricazione

di tubi di acciaio senza saldatura. Il procedimento compren?

de fasi di passaggio di una ba lletta riscaldata alle tempe?

rature prescritte attraverso un perforatore rotativo per

conferirle la forma di un massello forato, di laminazione

?AACOBCCICASETTAPEAN?hR? del massello forato per mezzo di uno stiratore, ad esempio

un laminatoio a spina o un laminatoio a mandrino, allo spes?

sore desiderato di parete, e di sottoporre il massello fora?

to laminato ad una calibratura del diametro esterno per

mezzo di un finitore o riduttore per ottenere tubi finiti

aventi il diametro esterno (o spessore di parete) di speci?

fica.

Poich? la presente invenzione si riferisce soltanto

alla prima di queste fasi, in particolare alla perforazione

rotativa, il procedimento di perforazione rotativa normalmen?

te utilizzato nella fabbricazione di tubi senza saldatura

? rivista dettagliatamente in seguito. A questo riguardo

serve notare che, anche se sono noti diversi procedimenti

di perforazione rotativa, quali la linea di laminazione

I

a spina Mannesmann, la linea di laminazione a mandrino Manne-

smann, la linea di laminazione a passo del pellegrino Manne?

smann, e la linea di laminazione per tubi a pi? gabbie Manne o.

? smann, il primo stadio del procedimento, in particolare

c<Eoc*dtL ? * la perforazione rotativa, ? comune a tutti i procedimenti.

U

Le figure 7, 8 e 9 rappresentano viste che illustra 3

no l'operazione di perforazione rotativa mediante un perfo?

ratore rotativo tradizionale in pianta, in elevazione latera?

le ed in elevazione di estremit? sul lato di uscita del

massello forato, rispettivamente. Ognuno dei cilindri /i

e. 71' ha una forma a botte, in modo che la sua parce centra-

le abbia un diametro maggiore, e il diametro di questa parte

sia maggiore della lunghezza della botte, il suo angolo

frontale oc essendo compreso tra 2? e sui lati di ingres-

so e di uscita. I cilindri 71, 71' sono disposti trasversal-

mente in modo che i loro assi siano paralleli ad un piano

verticale comprendente il centro della linea di passata

lungo la quale una billetta 73 si muove mentre ? perforata

in modo rotativo, fino a quando non ? trasformata in un

massello forato 78, o in altre parole gli assi dei cilindri

e la linea di passata si trovano in posizioni parallele

in pianta, come rappresentato nella figura 7, ed ognuno

di essi ha un angolo di alimentazione ? ~ 6? - 12? (l'an?

golo che l'asse del cilindro forma con un piano orizzontale

comprendente il centro della linea di passata) rispetto

al piano orizzontale, e diretti in direzioni opposte l'uno

rispetto all'altro? Inoltre, come si pu? vedere dalla figura

9 (ma non dalla figura 7), tra i cilindri 71 e 71' sono

-*? disposti pattini di guida 72, 72' in posizione di appoggio Ej \\ 3* con la superficie periferica esterna del massello forato

3 78, sui lati superiore ed inferiore, per controllare le S posizioni superiore ed inferiore del massello forato 78

che ? progressivamente perforato in modo rotativo.

Una spina 74, sopportata da un mandrino 75 che si

estende dall'estremit? di uscita del massello forato 78,

ha l'estremit? frontale posizionata oltre la parte pi? stret?

ta della zona di serraggio tra i cilindri 71 e 71', dove

sono posizionate delle gole (parti di diametro massimo dei

cilindri, ossia parti di larghezza minima della zona di

serraggio tra i cilindri) in posizioni opposte, e leggermen?

te verso l'estremit? di ingresso della billetta 73.

Quando la billetta 73, riscaldata alla temperatura

prescritta, ? alimentata al perforatore rotativo, essa ?

spinta nella zona di serraggio tra i cilindri 71 e 71',

che ruotano nello stesso verso, come indicato dalle frecce

nella figura 7, in modo da ruotare nella direzione opposta

rispetto ai cilindri 71, 71'. La presenza di un angolo di

alimentazione ? permette che la billetta 73 avanzi; nel

frattempo la billetta 73 ? ripetutamente sottoposta ad una

fucinatura rotativa da parte dei cilindri 71, 71'. La billet?

ta 73, sotto l'azione di fucinatura rotativa di tale lamina?

zione, diventa facilmente forabile in posizione centrale

ed ? quindi sottoposta ad una perforazione rotativa e ad

una espansione di diametro da parte della spina 74. La spina

74 ? sopportata dal mandrino 75, e ruota liberamente con

la billetta 73 e continua l'operazione di perforazione rota?

tiva senza ritirarsi. Cos? la billetta 73 ? sottoposta ad

una deformazione di taglio a causa dell'interazione dei

cilindri 71, 71' e della spina 74, fino a quando non ? tra?

sformata in un massello forato 78.

Ne 1 procedimento precedentemente descritto di tra-MB&CCCOiCt?IETTftPERAN&? sformazione della billetta 73 in un massello forato 78 per

perforazione rotativa, la billetta ? sottoposta a deformazio-

ne di taglio in tre direzioni', ossia: j

L?Ufficiala Rogante (i) deformazione di taglio longitudinale;

a*.

(ii) deformazione di taglio superficiale sotto

torsione; e IOB

(iii) deformazione di taglio circonferenziale.

Questi modi di deformazione di taglio sono illustra

ti schematicamente nella figura 10. La deformazione di ta?

glio longitudinale ? un fenomeno che, quando si suppone

che la billetta sia costituita da elementi di sezione di?

scoidale aventi estremit? perpendicolari al suo asse, come

rappresentato nella figura 10(a), provoca un flusso del

metallo nella struttura-della billetta che ? caratterizzato

dallo spostamento dei confini tra singoli elementi di sezio?

ne nella direzione longitudinale (ossia verso l'estremit?

di ingresso della billetta rispetto al perforatore rotativo)

come illustrato nella figura 10(a'). Tale deformazione ?

inevitabile poich? la billetta ? sottoposta ad un allungamenco u to longitudinale.

La deformazione di taglio superficiale sotto torsio?

ne ? un fenomeno che, quando si suppone che la billetta

abbia un elemento di sezione parallelo all'asse della billet?

ta, come rappresentato nella figura 10(b), provoca un flusso

di metallo nella,struttura della billetta che deforma tali

elementi di sezione in una forma a spirale, come illustrato

nella figura 10(b'). Questa deformazione di taglio ? svantag?

giosa poich? pu? provocare la formazione di sbavature ester?

ne (difetto risultante da una sbavatura sulla superficie

della billetta per torsione superficiale) all'esterno del

tubo finito. La deformazione di taglio circonferenzia le

? un fenomeno che, se la billetta ha un elemento di sezione

simile al suo diametro, come illustrato nella figura 10(c),

provoca un flusso di metallo che produce uno spostamento

nella direzione circonferenziale dell'elemento di sezione

sui lati centrale e periferico, come illustrato nella figura

lO(c'). Questa deformazione di taglio ? anch'essa svantag?

giosa poich? pu? provocare la formazione di difetti nel

foro interno del tubo finito.

La ragione per cui la deformazione torsionale super?

ficiale o la deformazione di taglio circonferenziale, secon?

do il caso, conduce allo sviluppo di sbavature e difetti

nel foro sulla superficie esterna o interna di parete del

?e tubo ? che tale deformazione, ossia un campo sotto tensione fj u * di taglio, se presente nella billetta, provoca una fessura-U

o zione a causa di inclusioni nella billetta, e tale fessura?

zione si sviluppa in sbavature o difetti del foro quando

la billetta ? laminata nel campo di tensione di taglio.

Tali difetti producono una resa minore di prodotti

accettabili. Perci? un procedimento perforazione rotativa

in grado di minimizzare o eliminare la comparsa di deforma?

zione torsionale superficiale e deformazione di taglio cir?

conferenziale ? molto richiesto allo scopo di ridurre la

formazione di sbavature e difetti nel foro di tubi finiti.

L'inventore della presente ha gi? sviluppato un

procedimento per la fabbricazione di tubi di acciaio senza

saldatura esenti da deformazione torsionale superficiale

(come descritto nella pubblicazione del brevetto giapponese

No. 23.473 del 1974). Questo procedimento ? tale per cui,

quando si utilizza un laminatoio di perforazione rotativa

avente pattini di guida a forma di piastra, la generazione

di deformazione torsionale superficiale e/o deformazione

di taglio circonferenziale, come precedentemente descritto,

pu? essere completamente eliminata o sostanzialmente minimiz?

zata prevedendo l'angolo di alimentazione /? e l'angolo

trasversale X per i cilindri (l'angolo trasversale ? defi?

nito come l'angolo che l'asse del cilindro forma con un

piano verticale comprendente il centro della linea di passa ?U-.? -w ta, come illustrato nella figura 11) in modo che gli angoli ico-d soddisfino le seguenti condizioni: s * o 1;5 (? L_ ?2 _22_Q 3)? > ? > 3? ?o 24 24

L'oggetto di questa invenzione precedente ? stato

messo in pratica attuandolo in laminatoi di perforazione rota?

tiva effettivamente funzionanti. Il risultato ? stato che,

nell'operazione di perforazione rotativa con materiali meno

lavorabili, quali acciaio Cr-Mo, ? stato possibile ridurre

notevolmente la percentuale di comparsa di sbavature ester?

ne. Nello stesso tempo si ? trovato che la disposizione

poteva notevolmente contribuire a diminuire la percentuale

di comparsa di difetti del foro interno.

Tuttavia anche con questo procedimento si ? trovato

quasi impossibile eseguire effettivamente la perforazione

rotativa di materiali estremamente difficili da lavorare

aventi una lavorabilit? a caldo mo^to scadente, ad esempio

acciai inossidabili, quali acciai austenitici, ferritici,

raartensitici e bifase, e acciai resistenti al calore ed

alla corrosione, quali Inconel e Hastelloy, se si considera

l'economia di produzione. Per quanto riguarda la fabbricazio?

ne di tubi di acciaio in questi materiali altamente legati,

lo stato della tecnica ? tale per cui non vi sia nessun

i

modo se non utilizzare il procedimento Ugine-Sejournet inve?

ce dei procedimenti di perforazione rotativa che sono favore?

voli per una produzione in serie. La ragione ? che il proce-?v dimento Ugine-Sejournet non comporta quasi nessuna possibilicEo 3 t? di deformazione torsionale superficiale e/o deformazione

3 di taglio circonferenziale applicata al materiale lavorato e durante l'operazione di fabbricazione del tubo; perci? vi

? una possibilit? scarsa o nulla che si formino sbavature

e difetti del foro sulle superfici esterna e/o interna del

tubo. Tuttavia, allo scopo di effettuare la lavorazione

con il procedimento Ugine-Sejournet , ? necessario che sia

praticato un foro di guida nel centro di ogni billetta,

per tutta la sua lunghezza, mediante una lavorazione meccani?

ca preliminare. Ci? implica naturalmente un maggior^ numero

di fasi del procedimento e diminuisce il rendimento e la L?UflicialB Rogarne C-??,

SS?

resa della fabbricazione di billette.

?\?? Inoltre, come recenti sviluppi nel campo della fab?7???*3 bricazione di tubi di acciaio, vi sono due problemi diffici

li, uno dovuto all'aspetto di alimentazione del materiale

e l'altro all'aspetto di domanda del tubo di acciaio. Per

quanto riguarda l'aspetto di alimentazione del materiale,

il campo della fabbricazione delle billette ? ora in transi?

zione rapida da un procedimento che sfrutta la fabbricazione

di lingotti e la riduzione in "blumi ad un procedimento

che sfrutta la colata continua. E' inutile dire che le .?billet?

te fabbricate per colata continua sono sostanzialmente di

tipo avente una certa porosit? centrale; principalmente

queste billette non sono adatte per la perforazione rotati-?u va. Per quanto riguarda l'aspetto di domanda dei tubi di

cBo*d acciaio, vi ? una tendenza maggiore alla richiesta di tubi

di acciaio altamente legato. Con riferimento ad esempio 3

ai tubi per pozzi petroliferi, il numero dei pozzi profon?

di cresce rapidamente, e ci? significa un maggiore carico

in atmosfera ad elevata concentrazione di zolfo, e di conseguenza aumenta progressivamente la richiesta di tubi di acciaio

altamente legato, quale Incoloy e Hastelloy, che possono

sopportare tali condizioni severe. Di conseguenza ? sempre

pi? richiesto un nuovo procedimento di perforazione che

permetta la produzione in serie di tali tubi di acciaio

altamente legato con un procedimento di perforazione rota?

tiva.

Scopi dell'invenzione

In precedenza ? stato descritto lo sfondo tecnico

in cui ? stata realizzata la presente invenzione.

Costituisce perci? uno scopo dell'invenzione realiz?

zare un procedimento di perforazione che renda possibile

fabbricare tubi di acciai altamente legati, meno lavorabili

e/o estremamente difficili da lavorare a caldo, mediante

un procedimento di perforazione rotativa.

Costituisce un altro scopo dell'invenzione realizza?

re un procedimento di perforazione rotativa per ottenere

masselli forati esenti da deformazione torsionale superficia?

le e/o deformazione di taglio circonferenziale a partire

da bilLette di tali acciai altamente legati, e che renda Eco-d 3* possibile fabbricare tubi di acciaio di aLta qualit? senza

sbavature e fori, esterni ed interni, con una resa sostan 3

CO3 zialmente elevata.

Costituisce un ulteriore scopo dell'invenzione rea-r

lizzare un procedimento di perforazione rotativa che permet?

ta La fabbricazione di tubi metallici sostanzialmente esenti

da difetti di incrostazioni esterne.

Costituisce un ulteriore scopo dell'invenzione rea-

lizzare un procedimento di perforazione rotativa che renda

possibile aumentare il rendimento operativo degli impianti

per La fabbricazione di tubi.

Altri scopi e caratteristiche di novit? dell'inven?

zione risulteranno evidenti dalla descrizione dettag1iata

seguente, fornita in unione con i disegni annessi

Breve descrizione dei disegni

La figura 1 rappresenta una vista in pianta che

illustra un modo di attuazione del procedimento secondo

1'invenzione;

la figura 2 ne rappresenta una vista laterale;

la figura 3 ne rappresenta una vista di estremit?,

dal lato di uscita del massello forato;

la figura 4 ne rappresenta una vista di estremit?,

dal lato di ingresso della billetta;

la figura 5 rappresenta un grafico che illustra

gli effetti degli angoli di alimentazione e ?trasversale sulle'

!j possibilit? di deformazione di taglio circonferenziale;

la figura 6 rappresenta un grafico che illustra

gli effetti degli angoli di alimentazione e trasversale

sulla formazione di difetti nel foro sulla superficie interna del tubo di acciaio;

la figura 7 rappresenta una vista in pianta che

illustra un'operazione tradizionale di perforazione rotativa;

la figura 8 ne rappresenta una vista laterale;

la figura 9 ne rappresenta una vista di estremit?,

dal lato di uscita del massello forato;

la figura 10 rappresenta una vista esplicativa che

illustra diversi tipi di deformazioni di taglio; e

la figura 11 rappresenta una vista in pianta, esplicativa della regolazione dell'angolo trasversale.

Descrizione dettagliata de111invenzione

La caratteristica particolare del procedimento di

perforazione rotativa secondo la presente invenzione risiede

nel tipo particolare di perforatore rotativo e negli angoli

di alimentazione trasversale nella disposizione dei cilindri

selezionata per l'operazione di perforazione rotativa.

Pi? concretamente, la presente invenzione prevede

un procedimento di perforazione rotativa per la fabbricazio?

ne di tubi senza saldatura in cui una billetta riscaldata

? alimentata nella zona di serraggio tra cilindri opposti

e sottoposta, mentre ? fatta avanzare in rotazione intorno

al suo asse e nella direzione assiale, verso una perforazio?

ne rotativa centrale da parte di una spina disposta tra

i cilindri fino a quando non ? trasformata in un massello

forato, comprendente l'impiego di un laminatoio di perfora?

zione rotativa avente cilindri principali disposti in posi?

zioni orizzontalmente o verticalmente opposte, con una linea

di passata della billetta/massello forato tra questi cilin-?ACB4CC0ICPEASETNITfi&RA-dri, e cilindri a disco disposti in posizioni verticalmente

o orizzontalmente opposte tra i cilindri principali, con

.J-'Ui'ic/s/e Roga la linea di passata tra questi cilindri, in cui i cilindri ?.

'&?? principali suddetti sono disposti in modo da avere un angolo J ?? 5

di alimentazione ? ed un angolo trasversale '? che soddi?

sfano le seguenti condizioni:

3? < ? < 25?

3? < ? < 25?

15? < ? y < 45?

in cui i cilindri suddetti a disco sono premuti contro la

billetta ed il massello forato durante l'operazione di perfo?

razione rotativa.

Incidentalmente l'angolo di alimentazione ?, ?

un angolo che l'asse di ogni cilindro^principale forma con

i

un piano orizzontale (quando i cilindri principali sono

disposti in posizioni orizzontalmente opposte) o con un

piano verticale (quando i cilindri principali sono disposti IaM.

in posizioni verticalmente opposte) comprendente il centro Eeo dj della linea di passata. L'angolo trasversale y ? un angolo

che l'asse del cilindro principale forma con un piano verti?

cale (quando i cilindri principali sono disposti in posizio?

ni orizzontalmente opposte) o con un piano orizzontale (quan?

do i cilindri principali sono disposti in posizioni vertical?

mente opposte), comprendente il centro della linea di pas?

sata.

Ora saranno descritte le parti principali del lami?

natoio di perforazione rotativa utilizzato per l'attuazione

dell'invenzione, con riferimento alle figure da 1 a A compre?

se. I cilindri principali 11, 111, disposti in posizioni

opposte sui due lati della linea di passata, hanno una forma

conica, ed ognuno di essi comprende un angolo frontale

sul lato di ingresso (per la billetta 13) ed un angolo fron

tale d sul lato di uscita, con una gola formata all'inter-2

sezione o al confine tra la superficie del cilindro sul

lato di ingresso e la superficie del cilindro sul lato di

uscita. Il diametro di ogni cilindro ? massimo alla sua

estremit? rivolta verso il lato di uscita. L'albero del

cilindro ? sopportato alle sue due estremit? mediante cuscinetti (non rappresentati) disposti all'interno del corpo

del laminatoio di perforazione rotativa. Se gli alberi dei

cilindri sono sopportati soltanto ad un'estremit?, i cilindri principali sono soggetti a vibrare durante l'operazione

di perforazione rotativa, il che potrebbe provocare un'eccentricit? della parete. Tale vibrazione comprometterebbe anche

la configurazione del massello forato, sia all'esterno sia

all'interno. I cilindri sono disposti in modo che i prolungamenti dei loro assi si estendano in direzioni opposte

con un uguale angolo di alimentazione rispetto ad un

piano orizzontale comprendente il centro di una linea di

passata seguita dalla billetta 13, e in modo che i prolungamenti suddetti si incrocino con un angolo trasversale MB&CCOCICASETTAPEANI&R* simmetrico fi rispetto ad un piano verticale comprendente

il centro della linea di passata. I cilindri principali

sono fatti ruotare alla stessa velocit? periferica, nello

stesso verso, come indicato dalle frecce. Tra i cilindri

principali 11 ed 111, come rappresentato nella figura 3,

sono disposti cilindri a disco 12, 12' che sono destinati

ad esercitare una pressione sul massello forato 18 dal lato

superiore e dal lato inferiore lungo una linea perpendicola?

re alla linea di passata. Il diametro esterno di ogni cilin?

dro a disco 12, 12' ? circa 2-3 volte maggiore del diame?

tro massimo di ogni cilindro principale 11, 11'. I cilindri

a disco, azionati da un motore di comando separato da quello

dei cilindri principali, sono fatti ruotare in un verso

I

tale da spingere la billetta 13 verso la gola. La loro velo?

cit? di rotazione ? determinata rispetto a sinj? . L?angolo

di alimentazione ? varia in funzione della billetta da

forare; e ???? , o il seno dell'angolo di alimentazione

oo d u * ? , determina la forza di avanzamento da applicare alla

billetta o al massello forato, oppure la sua velocit? di s 3 avanzamento nella direzione assiale. Perci? ? ragionevole

determinare la velocit? periferica o velocit? angolare dei

cilindri 12, 12' rispetto a sinjj , in modo che essa dipenda

dalla velocit? di avanzamento della billetta o del massello

forato. Concretamente, con la variazione di sinj? , la velo?

cit? periferica dei cilindri a disco pu? essere variata

proporzionalmente a D.sinji (in cui D rappresenta il diame?

tro della gola). E' prevista una spina di perforazione 14

con la sua estremit? frontale disposta in una posizione

leggermente distanziata dalla gola verso l'ingresso della

billetta 13; la spina ? sopportata alla sua estremit? poste-

riore da un mandrino 15.

Nella presente invenzione, il campo dell'angolo

di alimentazione fi e dell'angolo trasversale y ? limita?

to nel modo precedentemente descritto in modo da conformarsi

alle condizioni effettive di perforazione rotativa. General?

mente, maggiori sono gli angoli di alimentazione e trasversale

? e r , maggiore ? il loro effetto per impedire la deformazione di taglio circonferenziale. Naturalmente, tuttavia,

questi angoli hanno limiti superiori a causa delle limitazio?

ni meccaniche intrinseche nella realizzazione della perfora?

zione rotativa. Se il valore dell'angolo fosse maggiore

?B di 25?, i cuscinetti per sopportare gli alberi dei cilindri E? *A ? ? non potrebbero essere inseriti nel corpo del laminatoio

di perforazione rotativa, il che renderebbe impossibile 1 mantenere la forma di sopporto dei cilindri alle due estremi?

t?. Inoltre il giunto tra l'albero del cilindro e la trasmis?

sione che trasmette la forza di azionamento al cilindro

interferirebbe meccanicamente con il massello forato. Dal

punto di vista della realizzazione meccanica, perci?, ?

quasi impossibile avere un limite superiore pi? alto per

il valore dell'angolo.

!Ufficiale

Il limite inferiore dell'angolo di 3? ? definito

1??, con riferimento al rapporto di perforazione. Come parametro

?v

che indica il grado di lavorazione da parte del perforato <0 *3 re rotativo, il rapporto di perforazione ? definito come

il rapporto tra la lunghezza del massello forato e la lun

ghezza della billetta. Maggiore ? il rapporto di perforazio?

ne, pi? sottile ? la parete del massello forato. Perci?

un maggiore rapporto di perforazione significa che il mate?

riale ? sottoposto ad una lavorazione pi? severa, ed ? pi?

probabile che si ottenga la formazione di difetti nel foro,

sulla superficie interna. Per questa ragione il rapporto

di perforazione ? generalmente fissato nel campo tra 1,5

e 4,5. Allo scopo di ottenere un rapporto di perforazione

entro tale campo, il limite inferiore degli angoli j? e

?" ? fissato a 3?.

?e Con riferimento al campo di valori per ? ??, ? J ?CJ ?3 * si nota che, se il valore ? inferiore a 15?, sar? inevita?

bile la formazione di difetti sul foro interno; inoltre

la velocit? di alimentazione della billetta sar? inferiore,

con il risultato di un minore rendimento di produzione.

Se esso supera 45?, vi sar? una maggiore interferenza del

massello cavo con la trasmissione e con il giunto dell'al?

bero del cilindro, e cos? si impedisce un'operazione soddi?

sfacente di perforazione rotativa. Per queste ragioni, il

campo preferibile per |? V? ? fissato tra 15? e 45?.

La presente invenzione ? efficace in particolare

per impedire la formazione di difetti nel foro interno dovu?

ti alla deformazione di taglio circonferenziale. Ci? pu?

essere sostanzialmente attribuito all'uso dei cilindri a

disco 12, 12'. Come rappresentato nelle figure 2, 3 e 4,

i cilindri a disco 12, 12' sono disposti tra i cilindri

principali 11 ed 11' in modo che essi premano la billetta

13 e il massello forato 18 dal lato superiore e dal lato

inferiore, essendo fatti ruotare nel verso delle frecce

20, 21 in modo da spingere la billetta 13 verso il lato

di uscita, dal lato di ingresso. La figura 4 rappresenta

una vista parziale in sezione della disposizione, tagliata

perpendicolarmente alla linea di passata, in posizione so?

stanzialmente centrale rispetto alla spina 14 nella direzio?

ne longitudinale, osservata dal lato di ingresso. Come si

pu? vedere dalla figura, i cilindri a disco 12, 12' sul- lma*

/ < A uC*J le loro facce di laminazione hanno parti di bordo asimme?

triche. Sulle parti di bordo opposte, in una posizione in 3

S

cui metallo in eccesso dal massello forato 18 ? estruso

fuori dalla zona di serraggio tra i cilindri principali

11, 11' e la spina 14 nella direzione periferica, durante

l'avanzamento della laminazione, seguendo la rotazione dei

cilindri principali e della spina, si formano superfici

sporgenti 22, 22', mentre sulle parti di bordo opposte,

in una posizione in cui tale metallo in eccesso ? aspirato

nel gioco tra i cilindri principali 11, 11' e la spina 14,

si formano superfici di fuga 23, 23'. In altre parole la

periferia dei cilindri a disco 12, 12' ? ridotta diametral?

mente nel verso di rotazione del massello forato.

Nel procedimento tradizionale di perforazione rota

tiva, sono previsti pattini di guida a forma di disco tra

i cilindri principali. Ogni pattino di guida ? destinato

a premere con la sua superficie il metallo in eccesso dal

massello forato, quando si presenta in forma dilatata. Poi?

ch? i pattini di guida sono fissati al perforatore rotativo,

? probabile che, mentre il massello forato avanza nella

direzione longitudinale, esso sfreghi contro le superfici

dei pattini di guida. La resistenza di attrito durante tale

sfregamento tende ad incoraggiare lo sviluppo di una deforma?

zione di taglio circonferenziale. Invece, secondo il procedi ?? mento dell'invenzione, si esercita una pressione sul massel ECO lo forato 18 mediante cilindri a disco 12, 12' azionati cd Cd ss in rotazione, per cui la forza di attrito contro la spinta

?s applicata nella direzione di movimento del massello forato

? naturalmente minore; e di conseguenza ? possibile ottenere

sostanzialmente lo stesso flusso di metallo come nel caso

di impiego del procedimento di estrusione Ugine-Sejournet.

Per illustrare ulteriormente la presente invenzione,

sono forniti i seguenti esempi.

Esempio 1

Cilindri principali: diametro massimo 350 mm

? Velocit? di rotazione 60 giri/minuto

? variabile con 8 passi; da 6? a 20?

? variabile con 5 passi, da 0? a 20?

Cilindri a disco: diametro 900 mm

Velocit? di rotazione variabile di conseguen?

za proporzionalmente

a

a D.sinp (3,3 giri/mi?

nuto - 9,9 giri/minuto)

Spina: Diametro 50 mm

Billette di prova: Materiale acciaio al carbonio (C=0,50%)

Diametro 70 mm e 72 ram

Le billette da forare in masselli forati

con un diametro 70 mm - 71 mm.

La perforazione rotativa ? stata effettuata in que?

ste condizioni. Gli effetti dell'angolo di alimentazione

[? e dell'angolo trasversale ? sulla deformazione di

taglio?circonferenziale Y- sono stati esaminati. I risulry

tati sono presentati nella figura 5. La deformazione di

taglio circonferenziale Y a ? espressa dalla seguente

relazione :

?

?'?

in cui r: raggio esterno del massello forato ?CIBACPOMAC0AA1CSETT&-t: spessore di parete del massello forato ^Ufficiale Rog^ 6 : angolo di spostamento espresso in radianti.

La deformazione di taglio circonferenziale ? ?

r9 ?eaMt? ? stata misurata nel modo seguente: sono stati annegati

degli aghi in ogni billetta, in sezioni disposte ad inter?

valli assegnati nella direzione radiale, e le posizioni

degli aghi sono state osservate dopo l'operazione di perfo?

razione rotativa.

Come ? rappresentato nella figura 5, ? evidente

che gli angoli di alimentazione ? hanno effetti notevoli

sulla deformazione di taglio circonferenziale V" _ . In

' rB

proporzione con l'aumento dell'angolo di alimentazione,

vi ? una diminuzione notevole del valore della deformazione

t

di taglio circonferenziale V Q . Analogamente la deforma-* r0

zione di taglio circonferenziale V diminuisce notevol-' r0

mente con la diminuzione dell'angolo trasversale ? . E'

particolarmente notevole che, con un angolo di alimentazione

?ic?oX Cd (i > 14? ed un angolo trasversale ?? 15?, o con un angolo

o di alimentazione ?? > 10? con un angolo trasversale ? = 20?, gCd la deformazione di taglio circonferenziale ? completamente

eliminata, ossia y ? = 0. Cos? si ottiene sostanzialmen-

te lo stesso flusso metallico che nel caso del procedimento

Ugine-Sejournet.

Esempio 2

?' stato esaminato l'effetto dell'angolo di alimenta?

zione e dell'angolo trasversale ? sulla formazione

di difetti nel foro interno del massello forato utilizzan?

do il procedimento di perforazione rotativa secondo la pre?

sente invenzione. Le condizioni della perforazione rotativa

erano uguali a quelle dell'esempio 1. Come materiale di

prova ? stato utilizzato un acciaio inossidabile austeniti

co con l'aggiunta di Nb (Cr : 17-20%, Ni: 9-13%; Nb: 1%,

ed il resto sostanzialmente Fe), acciaio inossidabile che

come si riconosce, ha una lavorabilit? a caldo molto scaden?

te. Le esperienze con questo materiale sono state tali per

cui, quando esso ? stato utilizzato per produrre un massel?

lo forato con il procedimento tradizionale di perforazione

rotativa Mannesmann t si verificavano usualmente notevoli

difetti nel foro, sulla superficie interna e, cosa ancora

peggiore, vi sono spesso casi in cui la parete del massel?

lo forato si spezza, per cui i difetti del foro si estendono

fino alla superficie esterna di parete. ?m*d u * I risultati delle prove sono riportati nell'esempio

U

23 6, in cui il simbolo ? indica difetti notevoli nel foro

interno, ? indica difetti insigniiic?nti nel foro interno,

e o indica una configurazione interna soddisfacente. Come

si pu? facilmente comprendere dalla,rappresentazione grafica,

l'angolo di alimentazione {3 e l'angolo trasversale V

hanno effetti notevoli. I difetti nel foro interno diminui?

scono notevolmente in proporzione con l'aumento dell'angolo

di alimentazione fi e dell'angolo trasversale ? . E' impor?

tante nofare che le variazioni dell'ampiezza dei difetti

nel foro interno corrispondono a queLle dell'ampiezza della

deformazione di taglio circonferenzia le, come rappresenta?

to nella figura 5. Apparentemente vi ? una relazione signifi?

cativa tra la deformazione di taglio circonferenzia le e

i difetti nel foro interno.

Esempio 3

Materiali estremamente difficili da lavorare sono

stati sottoposti ad una perforazione rotativa con il proce?

dimento secondo l'invenzione e con un procedimento tradizionale (tre condizioni) nelle stesse condizioni. I masselli

forati risultanti sono stati modellati in tubi finiti. Sono

stati confrontati i rendimenti. Le composizioni dei materia?

li di prova sono riportate nella tabella 1.

TABELLA 1

Fe & Eco;d Cr Ni Mo W Nb

Impurezze 5 4 A |Acciaio Cr-Mo | 9 j 1 residuo

B |Acciaio inossidabile | |

|bifase | 25 j 7 3 I 1 residuo

C |Acciaio inossidabile | |

|austenitico | 18 | 10 1 | residuo

D |Acciaio ad elevato te- | |

|nore di Cr-Ni?Mo | 25 | 50 6 residuo

E [Hastelloy C | 15 | 60 16 4 residuo

(In peso %)

Le condizioni di perforazione rotativa erano le se-

guent i:

(1) diametro della billetta: 72 mm

(2) rapporto di perforazione: 2,7

(3) rapporto di espansione 37?

(4) temperatura di perforazione: 1200?C

I risultati di ispezione sono presentati nella fi?

gura 2.

Aiiccao FIGURA 2

Rendimento di ispezione %

Convenzionale I Convenzionale II Convenzionale Secondo

Angolo di ali Angolo di ali III l'inven

mentazione 10? mentazione 15? Angolo di zione

Angolo trasver Angolo trasver a1imentaz ione Angolo

sale 10? sale 0? 15? di ali-Pattino di gui Cilindro a disco Angolo tra mentaz io

da sversale 20? ne 20?

Pattino di Angolo

guida trasver

/

1 sale 20?

Cilindro

a disco

A 90 95 95 100

B 55 65 85 100

ECO d* * C 30 55 75 95 u3C^*

D 15 35 65 90

E - 15 50 90

In generale gli acciai con contenuti maggiori di

Cr e Ni hanno presentato una maggiore tendenza ad una lavora?

bilit? a caldo pi? scadente, con la conseguenza di maggiori

sbavature e difetti nel foro, sia esterno sia interno, e

minore rendimento di ispezione. Tuttavia i prodotti fabbrica-!.Ufficiala Rogai ti secondo il procedimento dell'invenzione hanno presentato M/iH

OC

risultati di ispezione molto soddisfacenti, con rendimenti ih sostanzialmente del 100% o simili, indipendentemente dal Ce?

tipo di acciaio utilizzato. Quando i risultati sono esaminati

con particolare enfasi sul grado di miglioramento, si riscon

trano miglioramenti maggiori di rendimento con materiali

aventi una lavorabilit? a caldo intrinsecamente pi? scadente.

Ci? permette di affermare che il procedimento previsto dal?

l'invenzione ? pi? efficace quando ? utilizzato per la perfo?

razione rotativa di acciai aventi una lavorabilit? a caldo

pi? scadente.

Secondo la presente invenzione, il miglioramento

del rendimento di ispezione precedentemente notato ? natural?

mente sostanzialmente attribuibile ad un'eliminazione sostan?

ziale dei difetti nel foro interno, e delle sbavature ester?

ne, come conseguenza della riduzione sostanziale della defor?

mazione torsionale superficiale e della deformazione di ta?

glio circonferenziale. Un'altra ragione di tale miglioramento

del rendimento ? che si impedisce sostanzialmente lo svilup?

po di difetti di incrostazioni sulla superficie esterna.

Nei procedimenti tradizionali di perforazione rotativa che

utilizzano pattini di guida, o in quelli che utilizzano cilin?

dri a disco del tipo in cui le facce dei cilindri hanno parti

MACCCBOICAEWSETTAPRAfidi bordo formanti calibri simmetrici, incrostazioni che cado?

no dalla billetta o dal massello forato durante l'operazione

di perforazione rotativa si depositano sul pattino di guida

o sulla faccia del pattino del cilindro a disco come tale,

e si fissano alla superficie della billetta o del massello

cavo, con la conseguenza di formare difetti di incrostazione

durante l'operazione di laminazione. Tuttavia, secondo la

presente invenzione, i cilindri a disco o Le loro facce di

laminazione hanno parti di bordo formate come vie di fuga

lungo il verso di rotazione della billetta o del massello

forato, per cui si impedisce il deposito di incrostazioni

sulla faccia di laminazione; perci? vi ? una possibilit?

scarsa o nulla di comparsa di difetti di incrostazione.

Il procedimento secondo La presente invenzione ?

vantaggioso, anche dal punto di vista del rendimento operati?

vo. Nel procedimento tradizionale che utilizza pattini di

guida a forma di piastra, ? spesso richiesto che i pattini

di guida siano sostituiti anche durante l'operazione di perfo?

razione rotativa poich? sono soggetti ad un'usura notevole.

Per questa ragione vi sono spesso casi in cui l'operazione

di perforazione rotativa deve essere sospesa per la sostitu?

zione dei pattini; naturalmente ci? produce un minore rendi?

mento operativo di tutta L'apparecchiatura di fabbricazione

di tubi. Secondo la presente invenzione, la possibilit? di

usura della faccia di laminazione del disco ? sostanzialmente

JABACQCCICASETTA&PERANfridotta, e vi ? una necessit? scarsa o nulla di sospendere

l'operazione di perforazione rotativa per la sostituzione;

tutto ci? naturalmente porta ad un migliore rendimento opera-

tivo -Come precedentemente descritto, il procedimento accon?

do l'invenzione ? tale per cui cilindri principali di forma

conica, sopportati aLle due estremit? degli alberi, siano

posizionati con grandi angoli di alimentazione trasversale

con cilindri a disco utilizzati in modo migliore per spingere

la billetta in posizione, impedendo lo sviluppo di eccentrici?

t? di parete durante l'operazione di perforazione rotativa,

in modo da poter eliminare completamente o minimizzare la

deformazione torsionale .superficiale, come se si utilizzas?

se il procedimento di estrusione Ugine-SeJournet . Inoltre

il procedimento rende possibile effettuare la perforazione

rotativa di acciai estremamente difficili da lavorare, che

sono stati considerati incompatibili con la perforazione

7

rotativa su una base di produzione commerciale, senza provoca E <?Cd* j C?4 re difetti nel foro interno e sbavature esterne, o con la

comparsa minima possibile di tali difetti. Perci? si pu? & s dire che l'invenzione progredisce notevolmente verso la razio?

nalizzazione dei procedimenti per la fabbricazione di tubi

di acciaio, e permette di ottenere un miglioramento not?vole

di rendimento. Essa pu? essere considerata come un nuovo

procedimento importante di perforazione rotativa per la fab?

bricazione di tubi di acciaio.

Nella descrizione dettagliata precedente, i cilindri

principali sono disposti in posizione orizzontale, a sinistra

e a destra, con la linea di passata tra i cilindri, ed i

cilindri a disco sono disposti in posizione verticale, verso

l'alto e verso il basso. Naturalmente ? possibile che i cilin?

dri principali siano disposti verticalmente, con la linea

Claims (1)

RIVENDICAZIONI

1. Procedimento di perforazione rotativa per la fabbricazione di tubi senza saldatura, in cui una billetta riscaldata ? alimentata nella zona di serraggio tra cilindri opposti e sottoposta, mentre viene fatta avanzare in rotazione intorno al proprio asse e nella direzione assiale, ad una perforazione rotativa centrale mediante una spina disposta tra i cilindri fino a quando non ? trasformata in un massello forato, comprendente l'uso di un laminatoio di perforazione rotativa avente cilindri principali disposti in posizioni orizzontalmente o verticalmente opposte, con una linea di passata della billetta/massello forato tra questi cilindri, e cilindri a disco disposti in posizioni verticalmente o orizzontal