RU2759820C1 - Screw piercing method in a four-roll mill - Google Patents
Screw piercing method in a four-roll mill Download PDFInfo
- Publication number
- RU2759820C1 RU2759820C1 RU2021104530A RU2021104530A RU2759820C1 RU 2759820 C1 RU2759820 C1 RU 2759820C1 RU 2021104530 A RU2021104530 A RU 2021104530A RU 2021104530 A RU2021104530 A RU 2021104530A RU 2759820 C1 RU2759820 C1 RU 2759820C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rolls
- section
- piercing
- workpiece
- deformation zone
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
- B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
- B21B19/04—Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается получения бесшовных труб и полых толстостенных заготовок.The invention relates to the processing of metals by pressure and for the production of seamless pipes and hollow thick-walled billets.
Известен способ винтовой прокатки труб, включающий нагрев заготовки, прошивку заготовки в гильзу и ее последующую раскатку в трубу в калибре, образованном рабочими валками, направляющим инструментом и размещенной на стержне прошивной или раскатной оправкой, с перенастройкой калибра посредством замены стержня с прошивной оправкой на стержень с раскатной оправкой путем ее установки в калибре перемещением в направлении прокатки относительно рабочих валков без изменения их положения (патент России №2416474, кл. В21В 19/02, заявл. 12.08.2009, опубл. 12.08.2011 г.).The known method of screw rolling of pipes, including heating the billet, piercing the billet into the sleeve and its subsequent rolling into the pipe in the caliber formed by the work rolls, the guide tool and placed on the rod with a piercing or rolling mandrel, with reconfiguring the caliber by replacing the bar with a pierced mandrel with a bar with a rolling mandrel by installing it in the caliber by moving in the direction of rolling relative to the work rolls without changing their position (Russian patent No. 2416474, class В21В 19/02, filed 12.08.2009, publ. 12.08.2011).
Недостатком данного способа является невозможность проработки литой структуры заготовки при прокатке труб из-за малых коэффициентов вытяжки и неравномерность механических свойств из-за различных условий трения на контакте металла с рабочим и направляющим инструментом.The disadvantage of this method is the impossibility of working out the cast structure of the billet when rolling pipes due to low elongation coefficients and uneven mechanical properties due to different friction conditions at the metal contact with the working and guide tool.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ прошивки в стане винтовой прокатки (патент РФ №2635685, В21В 19/04, опубл. 15.11.2017 БИ №32), осуществляемый четырьмя приводными валками развернутыми на углы подачи и раскатки, два из которых имеют чашевидную форму, а два других - грибовидную форму, включающий захват заготовки вращающимися валками, обжатие ее по диаметру во входном конусе очага деформации, прошивку заготовки оправкой и раскатку прошитой гильзы в выходном конусе очага деформации.The closest in technical essence to the claimed one is the method of piercing in a screw rolling mill (RF patent No. 2635685, V21V 19/04, publ. 11/15/2017 BI No. 32), carried out by four driven rolls deployed at the feed and rolling angles, two of which have cup-shaped, and the other two - mushroom-shaped, including gripping the workpiece by rotating rolls, squeezing it in diameter in the inlet cone of the deformation zone, piercing the workpiece with a mandrel and rolling the stitched sleeve in the exit cone of the deformation zone.
Недостатком данного способа является прошивка при неизменном коэффициенте овализации, что ухудшает качество наружной и внутренней поверхности гильзы и сокращает марочный сортамент прокатываемых труб из-за возникающего при этом напряженного состояния металла и ограничений по предельной степени деформации для высоколегированных марок сталей и сплавов.The disadvantage of this method is piercing with a constant ovalization ratio, which worsens the quality of the outer and inner surfaces of the liner and reduces the grade of rolled pipes due to the resulting stress state of the metal and restrictions on the maximum degree of deformation for high-alloy grades of steels and alloys.
Задачей изобретения является обеспечение проработки структуры для достижения высоких механических свойств, улучшение условий прошивки и повышение точности геометрических размеров. Технический результат достигается тем, что в способе винтовой прошивки в четырехвалковом стане, осуществляемом четырьмя приводными валками развернутыми на углы подачи и раскатки, два из которых имеют чашевидную форму, а два других - отличную от чашевидной форму, включающем захват заготовки вращающимися валками, обжатие ее по диаметру во входном конусе очага деформации, прошивку заготовки оправкой и раскатку прошитой гильзы в выходном конусе очага деформации согласно предлагаемому способу захват заготовки валками осуществляют при коэффициенте овализации очага деформации, равном 1,0, обжатие во входном конусе валков ведут с увеличением коэффициента овализации до значения 1,07…1,12 в сечении очага деформации перед носком оправки, прошивку осуществляют с уменьшением коэффициента овализации до значения 1,05…1,09 в сечении пережима валков, а при раскатке в выходном конусе плавно уменьшают коэффициент овализации до 1,0, причем в сечении отрыва металла от валков диаметры валков равны.The objective of the invention is to ensure the elaboration of the structure to achieve high mechanical properties, improve the piercing conditions and increase the accuracy of geometric dimensions. The technical result is achieved by the fact that in the method of screw piercing in a four-roll mill, carried out by four driven rolls deployed at the angles of feeding and rolling, two of which are cup-shaped, and the other two are different from the cup-shaped, including gripping the workpiece with rotating rolls, compressing it along diameter in the inlet cone of the deformation zone, piercing of the workpiece with a mandrel and rolling of the stitched sleeve in the outlet cone of the deformation zone according to the proposed method, the workpiece is gripped by rolls with an ovalization factor of the deformation zone equal to 1.0, compression in the inlet cone of the rolls is carried out with an increase in the ovalization coefficient to a value of 1 , 07 ... 1.12 in the section of the deformation zone in front of the mandrel nose, piercing is carried out with a decrease in the ovalization coefficient to a value of 1.05 ... 1.09 in the section of the pinching of the rolls, and when rolling in the output cone, the ovalization coefficient is gradually reduced to 1.0, and in the section of metal separation from the rolls, the diameters of the rolls are equal.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема продольног сечения очага деформации процесса прошивки заготовки, где представлены: заготовка – поз.1, оправка – поз. 2, валки – поз. 3 и 4, на фиг. 2 представлен поперечный разрез очага деформации в сечении захвата заготовки валками, на фиг 3 - поперечный разрез очага деформации в сечении перед носком оправки, на фиг. 4 - поперечный разрез очага деформации в сечении пережима, на фиг. 5 - поперечный разрез очага деформации в сечении отрыва металла от валков.The invention is illustrated in the drawings, where FIG. 1 shows a diagram of a longitudinal section of the deformation zone of the process of piercing the workpiece, which presents: workpiece - pos. 1, mandrel - pos. 2, rolls - pos. 3 and 4, FIG. 2 shows a cross-section of the deformation zone in the section of gripping the workpiece by the rolls, FIG. 3 shows a cross-section of the deformation zone in the section in front of the mandrel nose, FIG. 4 is a cross-section of the deformation zone in the pinch section, FIG. 5 - cross section of the deformation zone in the section of metal separation from the rolls.
Для достижения технического результата создают очаг деформации (Фиг. 1), включающий сечение захвата металла валками (А-А), в котором коэффициент овализации равен 1,0, для осуществления стабильного первичного захвата заготовки валками и создания необходимого резерва тянущих сил, достаточных для ведения последующих этапов процесса прошивки (Фиг. 2).To achieve the technical result, a deformation zone is created (Fig. 1), which includes a cross-section of metal gripping by rolls (A-A), in which the ovalization coefficient is 1.0, for the implementation of a stable primary gripping of the workpiece by the rolls and creating the necessary reserve of pulling forces sufficient for driving subsequent stages of the firmware process (Fig. 2).
Входной конус чашевидных валков выполняют с малым углом конусности образующей φ1=2…5 градусов, для предотвращения критического обжатия перед носком оправки и разрушения литого металла в осевой зоне, носик прошивной оправки расположен в конце этого участка. Значение угла конусности участка свыше 5° приводит к ухудшению условий захвата заготовки, уменьшение угла конусности менее 2° приводит к чрезмерному увеличению длины участка, увеличению цикличности обжатия перед носком оправки и разрушению металла перед носком оправки.The input cone of the cup-shaped rolls is made with a small taper angle of the generatrix φ 1 = 2 ... 5 degrees, to prevent critical compression in front of the mandrel nose and destruction of the cast metal in the axial zone, the piercing mandrel nose is located at the end of this section. A value of the taper angle of the section above 5 ° leads to a deterioration in the conditions for gripping the workpiece, a decrease in the taper angle of less than 2 ° leads to an excessive increase in the length of the section, an increase in the cyclic reduction in front of the mandrel nose and destruction of the metal in front of the mandrel nose.
Для создания благоприятной схемы напряженного состояния при прошивке угол входного конуса у валков второй пары выполняют равным 0…3°, так, чтоб в сечении перед носком оправки коэффициент овализации очага деформации (отношение Вго/Вчо) составил 1,07…1,12 (Фиг. 3).To create a favorable stress state diagram during piercing, the angle of the inlet cone at the rolls of the second pair is performed equal to 0 ... 3 °, so that in the section in front of the mandrel nose the ovalization coefficient of the deformation zone (ratio V go / V cho ) is 1.07 ... 1.12 (Fig. 3).
При меньшем значении коэффициента овализации не обеспечивается самоцентрирование оправки в очаге деформации, что приводит к повышенной разностенности. Большее значение увеличивает овальность поперечного сечения и вызывает нарушение стабильности процесса прокатки.With a lower value of the ovalization coefficient, self-centering of the mandrel in the deformation zone is not ensured, which leads to an increased wall thickness difference. A larger value increases the ovality of the cross-section and disturbs the stability of the rolling process.
Далее, на отрезке очага деформации между сечением, проходящим через носок оправки, и сечением пережима угол конусности валков второй пары составляет 6…8°, что обеспечивает в сечении пережима уменьшение коэффициента овализации (отношение Вго/Вчо) до 1,05…1,09 (Фиг. 4).Further, in the section of the deformation zone between the section passing through the nose of the mandrel and the section of pinching, the taper angle of the rolls of the second pair is 6 ... 8 °, which ensures a decrease in the ovalization coefficient in the section of pinching (the ratio B go / V cho ) to 1.05 ... 1 , 09 (Fig. 4).
Помимо этого сечение пережима на этих валках смещено по ходу прокатки на 
Пример осуществления способа.An example of the implementation of the method.
Для реализации способа был подготовлен комплект рабочих валков, два из которых имели отрицательный угол раскатки (чашевидная схема), а два других угол раскатки, равный нулю (бочковидная схема). Для стабильного первичного и вторичного захвата заготовки и обеспечения равномерного отрыва гильзы от валков угол конусности входного участка чашевидных валков принят равным углу выходного конуса и составил 3°, протяженность участков равнялась 150 мм. Бочковидные валки имеют заходной участок с углом конусности 3° длиной 30 мм, входной участок с углом конусности 0° длиной 60 мм, прошивной участок с конусностью 6° длиной 60 мм и выходной участок с обратной конусностью 2° длиной 150 мм. В ходе опытной прокатки получали трубы наружным диаметром 60,0 мм с толщиной стенки 8 мм.To implement the method, a set of work rolls was prepared, two of which had a negative rolling angle (cup-shaped pattern), and the other two had a rolling angle equal to zero (barrel-shaped pattern). For stable primary and secondary gripping of the workpiece and ensuring uniform separation of the sleeve from the rolls, the taper angle of the inlet section of the cup-shaped rolls was taken equal to the angle of the outlet cone and was 3 °, the length of the sections was 150 mm. Barrel-shaped rolls have a lead-in section with a taper angle of 3 ° and a length of 30 mm, an inlet section with a taper angle of 0 ° and a length of 60 mm, a piercing section with a taper angle of 6 ° and a length of 60 mm and an outlet section with a reverse taper of 2 ° and a length of 150 mm. During test rolling, pipes with an outer diameter of 60.0 mm and a wall thickness of 8 mm were obtained.
Согласно предлагаемому способу для получения труб заданных размеров брали исходный пруток из стали 35 диаметром 60 мм, разрезали на заготовки мерной длины, нагревали до температуры 1180°С и прошивали в четырехвалковом стане винтовой прокатки при угле подачи 14°, обжатии в пережиме чашевидных валков 10% (расстояние между чашевидными валками 54 мм) и обжатии перед носком оправки 7% (расстояние между чашевидными валками 55,8 мм) на оправке диаметром 42 мм, в гильзы диаметром 60 мм с толщиной стенки 8 мм. При этом коэффициент овализации очага деформации в сечении касания металлом валков равнялся 1,0, (расстояние между валками одинаково и равно 60 мм) металл касался одновременно всех валков. Коэффициент овализации в сечении перед носком оправки составил 1,09, т.е. расстояние между бочковидными валками равнялось Dго=60,8 мм, в то время как между чашевидными Dчо = 55,8 мм, а в сечении пережима валков коэффициент овализации 1,06, т.е. расстояние между бочковидными валками составило Dго = 57,2 мм, в то время как между чашевидными Dчо = 54 мм,. В сечении отрыва металла гильзы от валков коэффициент овализации равнялся 1,0, и отрыв металла осуществлялся одновременно от всех валков.According to the proposed method, to obtain pipes of specified dimensions, an initial rod of 35 steel with a diameter of 60 mm was taken, cut into workpieces of measured length, heated to a temperature of 1180 ° C and stitched in a four-roll helical rolling mill at a feed angle of 14 °, compression in a pinch of cup-shaped rolls of 10% (the distance between the cup-shaped rolls is 54 mm) and the reduction in front of the mandrel nose is 7% (the distance between the cup-shaped rolls is 55.8 mm) on a mandrel with a diameter of 42 mm, into sleeves with a diameter of 60 mm with a wall thickness of 8 mm. In this case, the ovalization coefficient of the deformation zone in the section where the metal touches the rolls was 1.0, (the distance between the rolls is the same and equal to 60 mm) the metal touched all the rolls simultaneously. The ovalization coefficient in the section in front of the mandrel nose was 1.09, i.e. the distance between the barrel-shaped rolls was equal to D th = 60.8 mm, while between the cup- shaped rolls D cho = 55.8 mm, and in the cross-section of the pinching of the rolls, the ovalization coefficient was 1.06, i.e. the distance between the barrel-shaped rolls was D go = 57.2 mm, while between the cup-shaped D cho = 54 mm. In the section of separation of the sleeve metal from the rolls, the ovalization coefficient was 1.0, and the metal was pulled off simultaneously from all the rolls.
Прошивка заготовок при заданных параметрах осуществлялась со стабильным первичным и вторичным захватом. У полученных труб овальность не зафиксирована, разностенность не превышает 5%.The workpieces were pierced at the given parameters with stable primary and secondary gripping. Out-of-roundness was not recorded in the pipes obtained, the wall thickness difference did not exceed 5%.
Всего по предлагаемому варианту было прокатано 140 труб. Осмотр внутренней и наружной поверхности труб показал отсутствие дефектов. Трубы по качеству соответствовали требованиям ГОСТ. Металлографические исследования показали полную проработку структуры, отсутствие несплошностей и трещин.A total of 140 pipes were rolled according to the proposed option. Inspection of the inner and outer surfaces of the pipes showed no defects. The quality of the pipes corresponded to the requirements of GOST. Metallographic studies showed a complete study of the structure, the absence of discontinuities and cracks.
Таким образом, предлагаемый способ прокатки обеспечивает получение труб высокой точности по геометрическим размерам с качественной внутренней и наружной поверхностью и полной проработкой структуры заготовки.Thus, the proposed rolling method ensures the production of pipes of high accuracy in geometric dimensions with a high-quality inner and outer surface and a complete study of the structure of the workpiece.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021104530A RU2759820C1 (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | Screw piercing method in a four-roll mill |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021104530A RU2759820C1 (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | Screw piercing method in a four-roll mill |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2759820C1 true RU2759820C1 (en) | 2021-11-18 |
Family
ID=78607463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021104530A RU2759820C1 (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | Screw piercing method in a four-roll mill |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2759820C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821470C1 (en) * | 2023-12-06 | 2024-06-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Four-roll helical rolling mill roll assembly |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2017388A (en) * | 1934-06-21 | 1935-10-15 | Bannister Bryant | Method and apparatus for manufacturing seamless pipes and tubes |
| SU371992A1 (en) * | 1971-05-19 | 1973-03-01 | ||
| SU984520A1 (en) * | 1981-09-15 | 1982-12-30 | Челябинский Ордена Ленина Трубопрокатный Завод | Method of helical broaching |
| RU2635685C1 (en) * | 2016-12-02 | 2017-11-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of piercing in screw-rolling mill |
-
2021
- 2021-02-24 RU RU2021104530A patent/RU2759820C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2017388A (en) * | 1934-06-21 | 1935-10-15 | Bannister Bryant | Method and apparatus for manufacturing seamless pipes and tubes |
| SU371992A1 (en) * | 1971-05-19 | 1973-03-01 | ||
| SU984520A1 (en) * | 1981-09-15 | 1982-12-30 | Челябинский Ордена Ленина Трубопрокатный Завод | Method of helical broaching |
| RU2635685C1 (en) * | 2016-12-02 | 2017-11-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of piercing in screw-rolling mill |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821416C1 (en) * | 2023-10-09 | 2024-06-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Method of screw piercing in four-roll mill |
| RU2821470C1 (en) * | 2023-12-06 | 2024-06-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Four-roll helical rolling mill roll assembly |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8141405B2 (en) | Method for producing ultra thin wall metallic tube with cold working process | |
| EA012898B1 (en) | Method for producing seamless pipes | |
| NO339017B1 (en) | Plug, method for expanding the inner diameter of metal pipes using such a plug, and a method for producing metal pipes, and metal pipes | |
| EP2484457B1 (en) | Multi-roll mandrel mill and method for manufacturing seamless pipe | |
| RU2759820C1 (en) | Screw piercing method in a four-roll mill | |
| US2361318A (en) | Tube product | |
| EP2521626B1 (en) | Tube rolling plant and method for rolling seamless tubes | |
| RU2309810C2 (en) | Piercing method for making seamless pipe | |
| RU2821416C1 (en) | Method of screw piercing in four-roll mill | |
| RU2773967C1 (en) | Screw fitting method | |
| JP6950858B1 (en) | Inclined rolling equipment, seamless pipe manufacturing method and seamless steel pipe manufacturing method | |
| RU2489220C1 (en) | Method of helical piercing of cast billet | |
| RU2391155C1 (en) | Method of shell manufacturing out of cast blank | |
| RU2048219C1 (en) | Method for manufacture of pipes from nonferrous metals and alloys | |
| WO2021220653A1 (en) | Inclined rolling equipment, method for producing seamless tube blank, and method for producing seamless steel tube | |
| US2005125A (en) | Apparatus for sinking tubular work pieces | |
| RU2723494C1 (en) | Method of rolling hollow billet on mandrel in three-shaft helical rolling mill and working roll for implementation thereof | |
| US2275801A (en) | Manufacture of tubes | |
| RU2378062C1 (en) | Manufacturing method of bushings cross-screw rolling mill | |
| RU2764066C2 (en) | Screw rolling mill | |
| RU2812165C1 (en) | Piercer roll | |
| SU590024A1 (en) | Helical piercing method | |
| SU598666A1 (en) | Production tool of three-high expanding mill | |
| RU2014923C1 (en) | Tube drawing method | |
| RU2635207C1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING SEAMLESS PIPES WITH A DIAMETER LESS 120 mm SCREW ROLLER |