RU2523395C2 - Production and operation of pilger mill composite mandrels for production of large- and medium-diameter hot-rolled pipes - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to production of composite mandrels of Pilger mills. Solid mandrel cores are made from mandrel rejects by their regrinding to produce lock part, working part and guide part. Working part consists of cylindrical and conical parts while guide part is composed of cylindrical part and end cone. Forged billets of EST ingots or billets produced from sound parts of 400-500 mm diameter mandrel rejects from "25Х2М1Ф" steel are heated to ductility temperature and pierced at helical rolling mill to sleeves. Said sleeve is fitted on said prefabricated structure till contact with lock cone to roll-and-knurl the sleeve on cores at Pilger mills. Thermal treatment of composite mandrel billets is carried out to produce 40-50 mm deep sorbite jacket on the surface. Then, said billets are machine to produce composite mandrels.

EFFECT: decreased consumption of heat-and-wear-resistant steel.

2 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно, к способу изготовления технологического инструмента пилигримовых станов, в частности, составных дорнов для прокатки горячекатаных труб большого и среднего диаметров (325-550) мм с разными толщинами стенок.The invention relates to pipe rolling production, and in particular, to a method of manufacturing a technological tool for pilgrim mills, in particular, composite mandrels for rolling hot rolled pipes of large and medium diameters (325-550) mm with different wall thicknesses.

Известен способ изготовления и эксплуатации дорнов пилигримовых станов для пилигримовой прокатки горячекатаных труб, включающий отливку слитков из стали марки СД2 (25Х2М1Ф), ковку их в цилиндрические заготовки (поковки) размером 325-570х 5000 мм с уковом 2,25-2,50, черновую механическую обработку с припуском по диаметру 10-15 мм с учетом поводки поковок при термической обработке, термическую обработку дорновых заготовок, механическую обработку дорнов на чистовой размер с последующей обкаткой или шлифовкой поверхности и эксплуатацию их до выхода из строя по сетке разгарных трещин (патент RU №2055660, Кл. B21B 21/00, 10.03.1992).A known method of manufacturing and operating the mandrels of pilgrim mills for pilgrim rolling of hot rolled pipes, including casting ingots from steel grade SD2 (25X2M1F), forging them into cylindrical billets (forgings) of 325-570x 5000 mm in diameter with a 2.25-2.50 draft, rough machining with an allowance of 10-15 mm in diameter, taking into account the forging forgings during heat treatment, heat treatment of mandrel blanks, machining of mandrels to the final size with subsequent rolling or grinding of the surface and their operation until leaving swarm grid razgarnyh cracks (patent RU №2055660, Cl. B21B 21/00, 10.03.1992).

Недостатком данного способа является то, что дорны с содержанием углерода 0,24-0,32 выходят из строя в основном из-за поверхностных разгарных трещин, а также неравномерного истирания по длине (потеря геометрических размеров). Недостатками данного способа изготовления дорнов является также трудоемкость изготовления их ковкой на прессах с последующей механической обработкой, термической обработкой, чистовой механической обработкой и обкаткой роликом рабочей поверхности дорна, повышенный расход дорогостоящей теплостойкой износостойкой стали марки 25Х2М1Ф или теплостойкой стали с соотношением компонентов: углерод - 0,15-0,23%; марганец - 0,5-0,85%; хром - 2,8-3,3%; ванадий - 0,10-0,25%; ниобий - 0,01-0,015%; азот - 0,005-0,015%; железо - остальное, при этом суммарное процентное содержание Mn+Cr должно быть не менее 3,7% (патент RU №2081199, Кл. С22С 38/26, 10.06.1997). Данные дорна используют для прокатки горячекатаных труб разного сортамента с допусками по стенке в зависимости от нормативно-технической документации.The disadvantage of this method is that mandrels with a carbon content of 0.24-0.32 fail, mainly due to surface hot cracks, as well as uneven abrasion along the length (loss of geometric dimensions). The disadvantages of this method of manufacturing mandrels is the complexity of manufacturing them by forging on presses, followed by machining, heat treatment, machining and rolling in a roller of the working surface of the mandrel, increased consumption of expensive heat-resistant wear-resistant steel grade 25X2M1F or heat-resistant steel with a ratio of components: carbon - 0, 15-0.23%; Manganese - 0.5-0.85%; chromium - 2.8-3.3%; vanadium - 0.10-0.25%; niobium - 0.01-0.015%; nitrogen - 0.005-0.015%; iron - the rest, while the total percentage of Mn + Cr should be at least 3.7% (patent RU No. 2081199, CL. C22C 38/26, 10.06.1997). These mandrels are used for rolling hot-rolled tubes of various sizes with wall tolerances depending on the normative and technical documentation.

В трубной промышленности известен способ изготовления и эксплуатации дорнов пилигримовых станов из стали марки СД2 (25Х2М1Ф) для производства горячекатаных труб большого и среднего диаметров, включающий ковку, термическую обработку дорновых заготовок с получением на поверхности слоя сорбита глубиной 40-50 мм, при эксплуатации до начала интенсивного образования сетки разгарных трещин дорны перетачивают на меньший диаметр до появления в микроструктуре сорбита и отдельных участков перлита, величину которого определяют из выражения D_n=D_н-2Δ, где D_n - минимальный диаметр дорна после переточки, мм; D_н - начальный диаметр дорна после изготовления, мм; Δ - толщина поверхностного слоя дорна, имеющая структуру сорбита, мм. Первую переточку дорнов на меньший диаметр производят через 0,75-0,80, вторую через 0,5-0,55, а третью через 0,3-0,35 их средней первоначальной стойкости, после третьей переточки дорны эксплуатируют до выхода из строя, а величину съема металла по диаметру за каждую последующую переточку увеличивают в 1,2-1,3 раза (патент RU №2238810, Кл. B21B 21/00, C21D 9/28, 27.10.2004).In the pipe industry, there is a known method for the manufacture and operation of mandrels of pilgrim mills of steel grade SD2 (25X2M1F) for the production of hot-rolled pipes of large and medium diameters, including forging, heat treatment of mandrel blanks to obtain a sorbitol layer 40-50 mm deep on the surface, during operation before the intensive formation of the grid of high-level cracks, the mandrels are grind to a smaller diameter until sorbitol and individual sections of perlite appear in the microstructure, the value of which is determined from the expression D _n = D _n -2Δ, where D _n - the minimum diameter of the mandrel after regrinding, mm; D _n - the initial diameter of the mandrel after manufacturing, mm; Δ is the thickness of the surface layer of the mandrel having a sorbitol structure, mm The first regrinding of the mandrels to a smaller diameter is carried out after 0.75-0.80, the second after 0.5-0.55, and the third after 0.3-0.35 of their average initial resistance, after the third regrinding, the mandrels are used until failure and the amount of metal removal in diameter for each subsequent regrind is increased 1.2-1.3 times (RU patent No. 2238810, CL. B21B 21/00, C21D 9/28, 10.27.2004).

Несмотря на увеличение стойкости дорнов более чем в 1,5 раза, недостатками данного способа изготовления и эксплуатации дорнов является также трудоемкость изготовления и повышенный расход дорогостоящей теплостойкой износостойкой стали марки 25Х2М1Ф.Despite the increase in the resistance of mandrels by more than 1.5 times, the disadvantages of this method of manufacturing and operation of mandrels is also the complexity of manufacturing and increased consumption of expensive heat-resistant wear-resistant steel grade 25X2M1F.

Известен способ изготовления дорнов для горячей пилигримовой прокатки труб, включающий изготовление сердечников с хвостовиками сплошного сечения с наружной поверхностью концов в виде усеченных конусов, соединяемых меньшими основаниями, и плотно сопряженные с сердечниками гильзы (авт. свид. СССР №480319, Кл. B21B 25/00, 1973).A known method of manufacturing mandrels for hot pilgrim rolling pipes, including the manufacture of cores with solid shanks with the outer surface of the ends in the form of truncated cones connected by smaller bases, and tightly paired with the core cores (ed. Certificate. USSR No. 480319, CL. B21B 25 / 00, 1973).

Недостатками данного способа изготовления дорнов являются повышенный расход материала сердечника, необходимость точного определения размеров исходной гильзы при посаде оболочки, сползание оболочки в процессе эксплуатации (прокатки) от осевых подпирающих усилий.The disadvantages of this method of manufacturing mandrels are the increased consumption of core material, the need for accurate determination of the size of the original sleeve when planting the shell, sliding the shell during operation (rolling) from axial supporting forces.

В трубной промышленности известен также дорн, внутренняя полость которого выполнена переменной конусности по длине, диаметр у торца направляющей части составляет 0,78-0,85 наружного диаметра дорна и 0,42-0,69 в конце участка, расположенного от торца на расстоянии 0,30-0,35 суммы длин рабочей и направляющих частей дорна, а у хвостовика соотношение диаметра полости и наружного диаметра дорна составляет 0,19-0,29 (авт. свид. СССР №1342547, бюл. №37, 1987).In the pipe industry, a mandrel is also known, the inner cavity of which is made of variable taper along the length, the diameter at the end of the guide part is 0.78-0.85 of the outer diameter of the mandrel and 0.42-0.69 at the end of the section located from the end at a distance of 0 , 30-0.35 the sum of the lengths of the working and guide parts of the mandrel, and the ratio of the diameter of the cavity to the outer diameter of the mandrel is 0.19-0.29 (ed. Certificate of the USSR No. 1342547, bull. No. 37, 1987).

Недостатками данной конструкции дорна является сложность его изготовления и повышенный расход дорогостоящего металла. Для дорнов наружным диаметром 409/410 мм для прокатки труб размером 426×9-10 мм разница конусов внутреннего диаметра по длине дорна согласно авторскому свидетельству должна составлять ≈200 мм. Такую дорновую заготовку на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами прокатать невозможно, т.к. максимальная разность между внутренним диаметром гильзы и диаметром дорна, т.е. редуцирование, не должна превышать 40-45 мм. Данные дорна можно изготовить только ковкой с последующим сверлением и расточкой на заданные размеры, а это, в свою очередь, приведет к потере «30% металла в стружку. В процессе механической обработки замковой части полых дорновых заготовок, с переменной внутренней конусностью вдоль всей дорновой заготовки, получим переменную площадь вдоль замка, а в некоторых случаях, при фрезеровании щечек у торца замковой части, примыкающей к рабочей части, можно получить сквозное отверстие, что приведет к ослаблению данного сечения и неравномерности износа замковой части дорна.The disadvantages of this design of the mandrel is the complexity of its manufacture and increased consumption of expensive metal. For mandrels with an outer diameter of 409/410 mm for rolling pipes with a size of 426 × 9-10 mm, the difference in the cones of the inner diameter along the length of the mandrel according to the copyright certificate should be ≈200 mm. It is impossible to roll such a mandrel blank on TPU 8-16 ″ with pilgrim mills, because the maximum difference between the inner diameter of the sleeve and the diameter of the mandrel, i.e. reduction should not exceed 40-45 mm. These mandrels can only be made by forging, followed by drilling and boring to the specified dimensions, and this, in turn, will lead to the loss of “30% of the metal in the chips. In the process of machining the castle part of the hollow mandrel blanks, with a variable internal taper along the entire mandrel blank, we obtain a variable area along the castle, and in some cases, when milling cheeks at the end of the castle part adjacent to the working part, you can get a through hole, which will lead to weakening this section and uneven wear of the castle part of the mandrel.

Наиболее близким техническим решением является составной дорн, сердечник которого имеет сквозной осевой канал и снабжен насаженным на него во взаимодействии с кольцевым выступом упорным кольцом, под которое в торце стенки рабочей части выполнено углубление, наружный диаметр сердечника составляет 0,7-0,75, а диаметр его осевого канала 0,3-0,4 от наружного диаметра рабочей части дорна (авт. свид. СССР №719720, бюл. №9,1980).The closest technical solution is a composite mandrel, the core of which has a through axial channel and is equipped with a thrust ring mounted on it in cooperation with an annular protrusion, under which a recess is made in the end of the wall of the working part, the outer diameter of the core is 0.7-0.75, and the diameter of its axial channel is 0.3-0.4 from the outer diameter of the working part of the mandrel (ed. certificate of the USSR No. 719720, bull. No. 9.1980).

Недостатком данной конструкции дорна является сложность изготовления, а именно, изготовление способом ковки заготовки из стали марки 25Х2М1Ф с последующей механической обработкой и сверлением сквозного отверстия, изготовление специального упорного кольца, нагрев заготовки из стали марки 25Х2М1Ф до температуры пластичности, прошивку ее в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзу и прокатку (накатку) гильзы на пилигримовом стане на данный сердечник, с последующей механической обработкой на заданный размер. Так как, прокатка (накатка) гильзы на сердечник происходит в валках с овальным калибром или в валках с тангенциальными выпусками, то плотной посадки цилиндрической рубашки по всему периметру сердечника не достигается. В процессе прокатки труб на дорнах данной конструкции происходит интенсивный нагрев цилиндрической части (рубашки), которая сползает с сердечника за счет сил трения, возникающих при прокатке и извлечении дорна из трубы.The disadvantage of this design of the mandrel is the complexity of manufacturing, namely, manufacturing by forging a workpiece from 25Kh2M1F steel with subsequent machining and drilling of a through hole, manufacturing a special thrust ring, heating a workpiece from 25Kh2M1F steel to a ductile temperature, flashing it in a cross-screw mill rolling into a sleeve and rolling (knurling) a sleeve on a pilgrim mill for a given core, followed by machining to a predetermined size. Since, the rolling (knurling) of the sleeve on the core takes place in rolls with an oval caliber or in rolls with tangential outlets, a tight fit of the cylindrical shirt around the entire perimeter of the core is not achieved. In the process of rolling pipes on the mandrels of this design, the cylindrical part (shirt) is intensively heated, which slides from the core due to the friction forces that arise when rolling and removing the mandrel from the pipe.

Задачей предложенного способа является разработка оптимальной конструкции составных дорнов, способа их изготовления и, в частности, составных дорнов максимальной металлоемкости, дорновые заготовки для изготовления которых можно производить в условиях ОАО «ЧТПЗ», т.е. на пилигримовых установках, с последующим изготовлением из них составных дорнов для пилигримовой прокатки горячекатаных труб большого и среднего диаметров, снижение расхода теплостойкой износостойкой стали за счет многократного использования сердечников, изготовленных из отбракованных сплошных дорнов существующей конструкции, снижение стоимости дорнов при одновременном увеличении их стойкости, а, следовательно, снижение стоимости передела горячекатаных труб большого и среднего диаметров на ТПУ с пилигримовыми станами.The objective of the proposed method is to develop the optimal design of composite mandrels, a method for their manufacture and, in particular, composite mandrels of maximum metal consumption, mandrel blanks for the manufacture of which can be produced under the conditions of OAO ChTPZ, i.e. in pilgrim installations, followed by the manufacture of composite mandrels for pilgrim rolling of large and medium diameter hot-rolled pipes, reducing the consumption of heat-resistant wear-resistant steel due to the repeated use of cores made from rejected continuous mandrels of the existing design, reducing the cost of mandrels while increasing their durability, and therefore, reducing the cost of redistributing hot-rolled pipes of large and medium diameters to TPU with pilgrim mills.

Технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления и составных дорнов пилигримовых станов для производства горячекатаных труб большого и среднего диаметров, характеризующимся тем, что изготавливают сплошные сердечники из отбракованных сплошных дорнов путем их переточки с выполнением головной - замковой части, рабочей части и направляющей части, при этом рабочая часть состоит из цилиндрической части, выполненной под дорновое кольцо, диаметр которого равен диаметру дорна, и конусной части, диаметр большего основания которой равен диаметру дорна, а диаметр меньшего - диаметру рабочей части сердечника, направляющая часть состоит из цилиндрической части и концевого конуса, нагревают кованые заготовки или слитки-заготовки ЭШП или заготовки, полученные из годных частей отбракованных дорнов диаметром 400-500 мм, из стали 25Х2М1Ф до температуры пластичности и прошивают их в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы, внутренний диаметр которых больше большего основания концевого конуса направляющей части сердечника на 15-20 мм, насаживают гильзу на сердечник и на пилигримовом стане проводят прокатку - накатку гильз на сердечники с образованием составных дорновых заготовок, проводят термическую обработку составных дорновых заготовок с получением на поверхностях рубашек сорбита глубиной 40-50 мм и механическую обработку составных дорновых заготовок в составные дорны, причем длина цилиндрической рабочей части сердечника составляет L_ц=(9,027-0,030)L_д, где L_д- длина дорна, длина конусной рабочей части сердечника составляет L_к=(0,05-0,06)L_д, диаметр цилиндрических рабочей и направляющей частей составляет (0,23-0,28)D_д где D_д - наружный диаметр дорна, длина концевого конуса сердечника составляет (0,06 - 0,07)L_д, диаметр меньшего основания концевого конуса сердечника равен диаметру рабочей части сердечника D_с, диаметр его большего основания составляет (1,04-1,05)D_с., а конец большего основания выполняют по радиусу R=20-25 мм, а по центру конусной замковой части выполняют углубление, имеющее форму прямоугольника шириной (0,015-0,020)L_д и глубиной h=(0,10-0,15)D_с, где большие значения относятся к сердечникам большего диаметра.The technical result is achieved by the fact that in the known method of manufacturing and composite mandrels of pilgrim mills for the production of hot-rolled pipes of large and medium diameters, characterized in that they produce continuous cores from rejected continuous mandrels by regrinding them with a head - lock part, a working part and a guide part while the working part consists of a cylindrical part made under the mandrel ring, the diameter of which is equal to the diameter of the mandrel, and a conical part, the diameter of the larger base which is equal to the diameter of the mandrel, and the smaller diameter to the diameter of the working part of the core, the guide part consists of a cylindrical part and an end cone, forged billets or ingots-blanks of ESRs or billets obtained from suitable parts of rejected mandrels with a diameter of 400-500 mm are heated from steel 25X2M1F to the ductility temperature and sew them in the cross-helical mill into sleeves, the inner diameter of which is larger than the larger base of the end cone of the guide part of the core by 15-20 mm, put the sleeve on the heart IR and on a pilgrim mill conduct rolling - knurling of cores on the cores with the formation of composite mandrel blanks, conduct heat treatment of composite mandrel blanks to obtain sorbitol surfaces 40-50 mm deep and machining of composite mandrel blanks into composite mandrels, the length of the cylindrical working part the core is L _c = (9.027-0.030) L _d , where L _d is the length of the mandrel, the length of the conical working part of the core is L _k = (0.05-0.06) L _d , the diameter of the cylindrical working and guide parts is (0.23-0.28) D _d where D _d is the outer diameter of the mandrel, the length of the end cone of the core is (0.06 - 0.07) L _d , the diameter of the smaller base of the end cone of the core is equal to the diameter of the working part of the core D _s , the diameter of its larger base is (1.04-1.05) D _s ., and the end of the larger base is performed along a radius R = 20-25 mm, and a recess having the shape of a rectangle wide (0.015-0.020) is made in the center of the conical castle part ) L _d and depth h = (0.10-0.15) D _s , where large values refer to cores of larger diameter.

Замковая часть дорна, служит для крепления дорна в замке подающего аппарата, должна обладать высокой стойкостью против трения и повышенных нагрузок ударного действия, определяется конструктивно. Рабочая часть дорна выбирается из максимальной длины гильзы и ширины дорнового кольца, в процессе работы испытывает циклические нагревы до 600-700°C, с последующими охлаждениями до 100°С в ваннах с водой и смазкой, а также давления до 400-500 тонн, в зависимости от геометрических размеров прокатываемых труб. Направляющая часть дорна необходима для затравки в начале прокатки, величина (протяженность) которой зависит от пути отката подающего аппарата и концевого конуса длиной 20-50 мм.The locking part of the mandrel, serves to mount the mandrel in the lock of the feeding apparatus, must have high resistance to friction and increased loads of shock action, is determined structurally. The working part of the mandrel is selected from the maximum length of the liner and the width of the mandrel ring, during operation it experiences cyclic heating to 600-700 ° C, followed by cooling to 100 ° C in baths with water and lubricant, as well as pressure up to 400-500 tons, depending on the geometric dimensions of the rolled pipes. The guide part of the mandrel is necessary for seed at the beginning of rolling, the size (length) of which depends on the path of rollback of the feeding apparatus and the end cone with a length of 20-50 mm.

Направляющая часть дорна на трубопрокатных установках для прокатки труб большого и среднего диаметров должна иметь длину, в зависимости от геометрических размеров труб, от 1250 до 1450 мм, т.е. (0,27-0,32) от общей длины дорна.The guide part of the mandrel on pipe rolling plants for rolling pipes of large and medium diameters should have a length, depending on the geometric dimensions of the pipes, from 1250 to 1450 mm, i.e. (0.27-0.32) of the total length of the mandrel.

Сопоставительный анализ заявляемого способа изготовления составных дорнов пилигримовых станов для производства горячекатаных труб большого и среднего диаметров с прототипом показывает, что рабочая часть состоит из цилиндрической части, выполненной под дорновое кольцо, диаметр которого равен диаметру дорна, и конусной части, диаметр большего основания которой равен диаметру дорна, а диаметр меньшего -диаметру рабочей части сердечника, направляющая часть состоит из цилиндрической части и концевого конуса, нагревают кованые заготовки или слитки-заготовки ЭШП или заготовки, полученные из годных частей отбракованных дорнов диаметром 400-500 мм, из стали 25Х2М1Ф до температуры пластичности и прошивают их в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы, внутренний диаметр которых больше большего основания концевого конуса направляющей части сердечника на 15-20 мм, насаживают гильзу на сердечник и на пилигримовом стане проводят прокатку - накатку гильз на сердечники с образованием составных дорновых заготовок, проводят термическую обработку составных дорновых заготовок с получением на поверхностях рубашек сорбита глубиной 40-50 мм и механическую обработку составных дорновых заготовок в составные дорны, причем длина цилиндрической рабочей части сердечника составляет L_ц=(9,027-0,030)L_д, где L_д - длина дорна, длина конусной рабочей части сердечника составляет L_к=(0,05-0,06)L_д, диаметр цилиндрических рабочей и направляющей частей составляет (0,23-0,28)D_д, где D_д - наружный диаметр дорна, длина концевого конуса сердечника составляет (0,06-0,07)L_д, диаметр меньшего основания концевого конуса сердечника равен диаметру рабочей части сердечника D_с, диаметр его большего основания составляет (1,04-1,05)D_с, а конец большего основания выполняют по радиусу R=20-25 мм, а по центру конусной замковой части выполняют углубление, имеющее форму прямоугольника шириной (0,015-0,020)L_д и глубиной h=(0,10-0,15)D_с, где большие значения относятся к сердечникам большего диаметра. Таким образом, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».A comparative analysis of the proposed method for the manufacture of composite mandrels of pilgrim mills for the production of hot-rolled pipes of large and medium diameters with the prototype shows that the working part consists of a cylindrical part made under the mandrel ring, the diameter of which is equal to the diameter of the mandrel, and a conical part, the diameter of the larger base of which is equal to the diameter the mandrel, and the diameter of the smaller diameter of the working part of the core, the guide part consists of a cylindrical part and an end cone, forged workpieces are heated or ESR ingots-blanks or blanks obtained from suitable parts of rejected mandrels with a diameter of 400-500 mm, from steel 25Kh2M1F to ductility temperature and stitched them in a cross-helical rolling mill into sleeves whose inner diameter is larger than the larger base of the end cone of the core guide part by 15-20 mm, put the sleeve on the core and on the pilgrim mill carry out rolling - knurling of the sleeves on the cores with the formation of composite mandrel blanks, conduct heat treatment of composite mandrel blanks with obtained we use on the surfaces of the shirts sorbitol with a depth of 40-50 mm and machining the composite mandrel blanks into composite mandrels, the length of the cylindrical working part of the core being L _c = (9.027-0.030) L _d , where L _d is the length of the mandrel, the length of the conical working part of the core is L _k = (0.05-0.06) L _d , the diameter of the cylindrical working and guide parts is (0.23-0.28) D _d , where D _d is the outer diameter of the mandrel, the length of the end cone of the core is (0 , 06-0,07) L _d, the diameter of the smaller base of the cone end of the core is equal to the diameter of the working part ser echnika D _s, the diameter of its larger base of (1,04-1,05) D _s and _the larger base end radially operate R = 20-25 mm, and the middle portion of the conical locking operate recess having the shape of a rectangle of width (0.015 -0.020) L _d and depth h = (0.10-0.15) D _s , where large values refer to cores with a larger diameter. Thus, these differences allow us to conclude that the criterion of "inventive step" is met.

Сравнение заявляемого способа изготовления составных дорнов для производства горячекатаных труб большого и среднего диаметров не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, что соответствует патентоспособности «изобретательский уровень».Comparison of the proposed method for the manufacture of composite mandrels for the production of hot-rolled pipes of large and medium diameters not only with the prototype, but also with other technical solutions in the art did not reveal the signs that distinguish the claimed method from the prototype, which corresponds to patentability "inventive step".

Способ опробован на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16″ ОАО «ЧТПЗ». Были изготовлены и испытаны два опытных составных дорна для пилигримовой прокатки труб размером 426×9-10 мм. Сердечники для накатки рубашек были выполнены из отбракованных дорнов диаметром 409/410 мм в соответствии с п.п.1 и 2 формулы изобретения. Дорна со стороны замковой и цилиндрической части под дорновые кольца дефектов не имели и данные части дорнов на длине 760 мм механической обработке не подвергались. Со стороны замковой части на длине L_к=250 мм был выполнен конус, меньшее основание которого было диаметром 230 мм, а большее основание равно диаметру дорна, т.е. 410 мм. По центру конусной части было выполнено углубление, имеющее форму прямоугольника шириной 80 мм и глубиной h=25 мм. Цилиндрический участок рабочей и направляющей частей сердечника имели диаметр 230 мм. На конце направляющей части сердечника на длине 250 мм для исключения сползания рубашки (осевой фиксации) в процессе прокатки выполнен конус, большее основание которого было 240 мм, а для лучшего одевания гильзы на сердечник конец большего основания выполнен по радиусу R=20 мм. Для рубашек были использованы кованые заготовки размером 600×100×1500 мм из стали марки 25Х2М1Ф. Заготовки были нагреты в методической печи до температуры 1270°C, прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 610хвн.290×1800 мм. Гильзы были поочередно насажены на сердечники и прокатаны в калибре 434 мм в составные дорновые заготовки. Сначала процесс прокатки проводили в калибре 440 мм за счет разведения валков. В процессе прокатки получили составные дорновые заготовки диаметром 432-434 мм. Рубашки были не полностью накатаны на конусную часть хвостовиков. Затем свели валки и повторно произвели прокатку - обкатку рубашек в калибре 434 мм. Рубашки полностью накатались на замковую часть и конус сердечников. После прокатки и охлаждения составных дорновых заготовок были произведены замеры. Диаметр дорновых заготовок составил 426-430 мм. Дорновые заготовки были подвергнуты термической обработке. Затем дорновые заготовки были подрезаны с концов на длину 4585 мм, из которых после механической обработки (обточки) были изготовлены два дорна с геометрическими размерами согласно п.1 формулы изобретения.The method was tested on a pipe-rolling installation with pilgrim mills 8-16 ″ JSC "ChTPZ". Two experimental composite mandrels for pilgrim rolling of pipes with a size of 426 × 9-10 mm were made and tested. The cores for rolling the shirts were made of rejected mandrels with a diameter of 409/410 mm in accordance with paragraphs 1 and 2 of the claims. The mandrel on the side of the castle and cylindrical parts for the mandrel rings had no defects and these parts of the mandrels were not subjected to mechanical processing at a length of 760 mm. From the side of the hinge portion _to a length L = 250 mm was formed cone, the smaller base of which was 230 mm in diameter and the larger base is the diameter of the mandrel, i.e. 410 mm. A recess was made in the center of the conical part, having the shape of a rectangle with a width of 80 mm and a depth of h = 25 mm. The cylindrical section of the working and guide parts of the core had a diameter of 230 mm. At the end of the guide part of the core over a length of 250 mm, to prevent slipping of the shirt (axial fixation) during the rolling process, a cone was made, the larger base of which was 240 mm, and for better dressing of the sleeve on the core, the end of the larger base was made with a radius of R = 20 mm. For shirts, forged blanks of 600 × 100 × 1,500 mm in size made of 25Kh2M1F steel were used. The billets were heated in a methodical furnace to a temperature of 1270 ° C, stitched in a cross-helical rolling mill in sleeves measuring 610xvn. 190 × 1800 mm. The liners were alternately mounted on the cores and rolled in caliber 434 mm into composite mandrel blanks. First, the rolling process was carried out in a caliber of 440 mm due to the dilution of the rolls. In the process of rolling, composite mandrel blanks with a diameter of 432-434 mm were obtained. Shirts were not completely wound around the taper of the shanks. Then they rolled the rolls and re-rolled - running the shirts in the caliber 434 mm. Shirts completely rolled over the lock part and the core cone. After rolling and cooling the composite mandrel blanks, measurements were made. The diameter of the mandrel blanks was 426-430 mm. Dorn blanks were heat treated. Then the mandrel blanks were cut from the ends to a length of 4585 mm, of which, after machining (turning), two mandrels with geometric dimensions were made according to claim 1.

Толщина стенок рубашек составила 90 мм, что соответствует п.1 формулы изобретения для дорнов данного размера. Составной дорн и его геометрические размеры для прокатки труб размером 426×9-10 мм представлен на рис.1. Опытные дорна были выданы на пилиг-римовый стан №2, где в комплекте с 2-мя сплошными дорнами из стали марки 25Х2М1Ф проходили испытания. Данные по прокатке труб и стойкости дорнов пилигримового стана, изготовленных по существующей и предлагаемой технологиям приведены в таблице 1. Из таблицы 1 видно, что на сплошных дорнах размером 409/410 мм из стали 25Х2М1Ф до начала образования сетки разгарный трещин прокатано 2500 тонн труб размером 426×10 мм. Потом дорна были переточены на размер 390/391 мм, на которых до начала образования сетки разгарных трещин прокатано 1000 тонн труб размером 426×20 мм. После этого дорна были переточены на размер 360/361 мм, на которых было прокатано 860 тонн труб размером 377×9 мм. Затем дорна были отбракованы по грубой сетке разгарных трещин и отсутствия слоя сорбита при дальнейшей переточке. Суммарное количество прокатанных труб на двух дорнах, изготовленных по существующей технологии, составило 4360 тонн. Вес двух поковок для изготовления дорнов составил 10400 кг. Удельный расход дорновой стали марки СД2 для прокатки одной тонны труб составил 2,39 кг. По предлагаемой технологии на составных дорнах размером 409/410 мм было прокатано 2700 тонн труб размером 426×10 мм. Затем дорна были переточены на размер 399/400 мм, на которых было прокатано 950 тонн труб размером 426×15 мм. Потом дорна были переточены на размер 388/389, на которых прокатано 750 тонн труб размером 426×22 мм. Затем дорна были переточены на размер 360/361 мм. На данных дорнах было прокатано 650 тонн труб размером 377×9 мм. После дорна были переточены на размер 314/315 мм, на которых прокатано 600 тонн труб размером 325×8 мм. Так как толщина рубашки после последней переточки была 42,5 мм, из-за последующего утонения стенки рубашки было принято решение данные дорна отбраковать. С данных дорнов рубашки были удалены огневым способом и на сердечники вновь были накатаны рубашки и изготовлены составные дорна диаметром 409/410 мм. Суммарное количество прокатанных труб на двух составных дорнах, изготовленных и эксплуатируемых по предлагаемой технологии, составило 5650 тонн. Вес двух поковок для изготовления рубашек составил 6480 кг. Удельный расход дорновой стали марки СД2 для прокатки одной тонны труб составил 1,15 кг.The wall thickness of the shirts was 90 mm, which corresponds to claim 1 of the claims for mandrels of this size. The composite mandrel and its geometric dimensions for rolling pipes with a size of 426 × 9-10 mm are shown in Fig. 1. Experienced mandrels were handed over to piligrim mill No. 2, where tests were completed with 2 solid mandrels made of 25X2M1F steel. The data on pipe rolling and the resistance of the pilgrim mill mandrels manufactured by the existing and proposed technologies are shown in Table 1. Table 1 shows that on solid mandrels 409/410 mm in size made of 25X2M1F steel, 2500 tons of pipes 426 in size were rolled prior to the formation of the net of cracks × 10 mm. Then the mandrel was grind to a size of 390/391 mm, on which 1000 tons of pipes with a size of 426 × 20 mm were rolled before the formation of a network of high-level cracks. After that, the mandrels were ground to a size of 360/361 mm, on which 860 tons of pipes 377 × 9 mm in size were rolled. Then the mandrel was rejected according to a coarse grid of high-level cracks and the absence of a layer of sorbitol with further regrinding. The total number of rolled tubes on two mandrels manufactured using existing technology was 4360 tons. The weight of two forgings for the manufacture of mandrels amounted to 10400 kg. The specific consumption of SD2 mandrel steel for rolling one ton of pipes was 2.39 kg. According to the proposed technology, 2,700 tons of pipes of 426 × 10 mm in size were rolled on composite mandrels measuring 409/410 mm. Then the mandrel was ground to a size of 399/400 mm, on which 950 tons of pipes with a size of 426 × 15 mm were rolled. Then the mandrel was ground to size 388/389, on which 750 tons of pipes 426 × 22 mm in size were rolled. Then the mandrel was ground to a size of 360/361 mm. 650 tons of pipes 377 × 9 mm in size were rolled on these mandrels. After the mandrel, they were ground to a size of 314/315 mm, on which 600 tons of 325 × 8 mm pipes were rolled. Since the thickness of the shirt after the last regrind was 42.5 mm, due to the subsequent thinning of the wall of the shirt, it was decided to reject the mandrel data. Shirts were removed from these mandrels using a fire method and shirts were again rolled onto the cores and composite mandrels with a diameter of 409/410 mm were made. The total number of rolled pipes on two composite mandrels manufactured and operated by the proposed technology amounted to 5650 tons. The weight of two forgings for the manufacture of shirts was 6480 kg. The specific consumption of SD2 mandrel steel for rolling one ton of pipes was 1.15 kg.

Таким образом, удельный расход дорновой стали марки СД2 при прокатке труб на дорнах, изготовленных и эксплуатируемых по предлагаемой технологии, сократился более чем в 2,0 раза.Thus, the specific consumption of SD2 mandrel steel during rolling of pipes on mandrels manufactured and operated by the proposed technology decreased by more than 2.0 times.

Использование предлагаемого способа изготовления и эксплуатации составных дорнов пилигримовых станов для производства горячекатаных труб большого и среднего диаметров позволяет компенсировать неравномерный температурный разогрев наружной поверхности дорна по его длине, снизить термические напряжения по сечению дорна в процессе циклических нагревов и охлаждений их в ванне со смазкой, снизить износ, повысить их стойкость, по сравнению со сплошными дорнами, снизить расход металла на их изготовление, организовать производство их на ТПУ 8-16″ ОАО «ЧТПЗ», отказаться от поставок со стороны, снизить стоимость технологического инструмента (дорнов), а, следовательно, и стоимость передела горячекатаных труб большого и среднего диаметров на ТПУ с пилигримовыми станами.Using the proposed method for the manufacture and operation of composite mandrels of pilgrim mills for the production of hot-rolled pipes of large and medium diameters can compensate for uneven temperature heating of the outer surface of the mandrel along its length, reduce thermal stresses over the mandrel section during cyclic heating and cooling them in a lubricated bath, and reduce wear , increase their resistance, in comparison with solid mandrels, reduce the metal consumption for their manufacture, organize their production at TP At 8-16 ″ JSC “ChTPZ”, refuse to supply from the outside, reduce the cost of technological tools (mandrels), and, consequently, the cost of converting hot-rolled pipes of large and medium diameters to TPUs with pilgrim mills.

Данные по прокатке труб и стойкости дорнов пилигимового стана, изготовленных по существующей и предлагаемой технологиямData on pipe rolling and durability of mandrels of a pilgrim mill, manufactured according to existing and proposed technologies Таблица 1Table 1 Вид технологииType of technology Размер дорнов (мм)The size of the mandrels (mm) Размер труб (мм)Pipe Size (mm) Колич. прокат. труб (тн)Kolich. hire. pipes (t) Размер дорнов после переточки (мм)The size of the mandrels after regrinding (mm) Размер труб (мм)Pipe Size (mm) Колич. прокат. труб (тн)Kolich. hire. pipes (t) Размер дорнов после переточки (мм)The size of the mandrels after regrinding (mm) Размер труб (мм)Pipe Size (mm) Колич. прокат. труб (тн)Kolich. hire. pipes (t) Размер дорнов после переточки (мм)The size of the mandrels after regrinding (mm) Размер труб (мм)Pipe Size (mm) Колич. прокат. труб (тн)Kolich. hire. pipes (t) Размер дорнов после переточки (мм)The size of the mandrels after regrinding (mm) Размер труб (мм)Pipe Size (mm) Колич. прокат. труб (тн)Kolich. hire. pipes (t) Общее колич. прокат. труб (тн)Total number hire. pipes (t) Вес дорновой заготовки (тн)The weight of the mandrel blank (t) Удельный расход дорновой стали (кг/тн)Specific consumption of mandrel steel (kg / t) Существ.Creatures. 409/410409/410 426×10426 × 10 25002500 390/391390/391 426×20426 × 20 10001000 360/361360/361 377×9377 × 9 860860 Дорна отбракованы по грубой сетке разгарных трещинDorn rejected by a coarse grid of high cracks 43604360 5200×2=104005200 × 2 = 10400 2,392,39 Предлаг.Suggestion 409/410409/410 426×10426 × 10 27002700 399/400399/400 426×15426 × 15 950950 388/389388/389 426×22426 × 22 950950 360/361360/361 377×9377 × 9 650650 314/315314/315 325×8325 × 8 600600 56505650 3240×2=64803240 × 2 = 6480 1,151.15

Claims (2)

1. Способ изготовления составных дорнов пилигримовых станов для производства горячекатаных труб большого и среднего диаметров, характеризующийся тем, что изготавливают сплошные сердечники из отбракованных сплошных дорнов путем их переточки с выполнением головной - замковой части, рабочей части и направляющей части, при этом рабочая часть состоит из цилиндрической части, выполненной под дорновое кольцо, диаметр которого равен диаметру дорна, и конусной части, диаметр большего основания которой равен диаметру дорна, а диаметр меньшего - диаметру рабочей части сплошного сердечника, направляющая часть состоит из цилиндрической части и концевого конуса, при этом кованые заготовки или слитки-заготовки ЭШП или заготовки, полученные из годных частей отбракованных дорнов, диаметром 400-500 мм, из стали 25Х2М1Ф нагревают до температуры пластичности и прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы, внутренний диаметр которых больше большего основания концевого конуса направляющей части сплошного сердечника на 15-20 мм, насаживают гильзу на сплошной сердечник и на пилигримовом стане проводят прокатку-накатку гильз на сплошные сердечники с образованием составных дорновых заготовок, проводят термическую обработку составных дорновых заготовок с получением на поверхностях рубашек сорбита глубиной 40-50 мм и далее проводят механическую обработку составных дорновых заготовок с получением составных дорнов, причем длина цилиндрической рабочей части сплошного сердечника составляет L_ц=(0,027-0,030)L_д, длина конусной рабочей части сплошного сердечника составляет L_к=(0,05-0,06)L_д, где L_д - длина дорна, диаметр цилиндрических рабочей и направляющей частей сплошного сердечника составляет (0,23-0,28)D_д, где D_д - наружный диаметр дорна, длина концевого конуса сплошного сердечника составляет (0,06-0,07)L_д, диаметр меньшего основания концевого конуса сплошного сердечника равен диаметру рабочей части сплошного сердечника D_с, диаметр его большего основания составляет (1,04-1,05)D_с, а большее основание концевого конуса выполняют по радиусу R=20-25 мм.1. A method of manufacturing composite mandrels of pilgrim mills for the production of hot-rolled pipes of large and medium diameters, characterized in that they produce continuous cores from rejected continuous mandrels by regrinding them with a head-lock part, a working part and a guide part, the working part consists of a cylindrical part made under the mandrel ring, the diameter of which is equal to the diameter of the mandrel, and a conical part, the diameter of the larger base of which is equal to the diameter of the mandrel, and the diameter of the smaller and the diameter of the working part of the solid core, the guide part consists of a cylindrical part and an end cone, while forged blanks or ingots-blanks of ESRs or blanks obtained from suitable parts of rejected mandrels, with a diameter of 400-500 mm, are heated from plastic 25X2M1F to the ductility temperature and stitched in a mill of cross-helical rolling into sleeves, the inner diameter of which is larger than 15-20 mm larger than the larger base of the end cone of the guide part of the solid core, they put the sleeve on a solid core and on a pilgrim the mill is rolled-knurled into solid cores to form composite mandrel blanks, heat treated composite mandrel blanks to produce sorbitol surfaces 40-50 mm deep and then machined composite mandrel blanks to produce composite mandrels, the length of the cylindrical working part solid core is L _n = (0,027-0,030) L _d, the length of the taper of the working part of the solid core _to L = (0,05-0,06) L _q where L _d - length of the mandrel, the diameter of the cylindrical Static preparation and the guide portions of the solid core (0,23-0,28) D _d where D _d - the external diameter of the mandrel, the length of the end cone is solid core (0,06-0,07) L _d, the diameter of the smaller base end of the cone the solid core is equal to the diameter of the working part of the solid core D _s , the diameter of its larger base is (1.04-1.05) D _s , and the larger base of the end cone is performed along a radius R = 20-25 mm. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по центру конусной головной замковой части выполняют углубление, имеющее форму прямоугольника шириной (0,015-0,020)L_д и глубиной h=(0,10-0,15)D_c, причем большие значения ширины и глубины относятся к сплошным сердечникам большего диаметра. 2. The method according to claim 1, characterized in that in the center of the conical head lock part, a recess is made having the shape of a rectangle of width (0.015-0.020) L _d and depth h = (0.10-0.15) D _c , and large width and depth values refer to solid cores of larger diameter.

Images