RU2357815C1

RU2357815C1 - Procedure of extension rolling at mill for rolling seamless tubes on mandrel

Info

Publication number: RU2357815C1
Application number: RU2007139816/02A
Authority: RU
Inventors: Акихито ЯМАНЕ (JP); Акихито ЯМАНЕ
Original assignee: Сумитомо Метал Индастриз, Лтд.
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2009-06-10
Also published as: CN101151107B; BRPI0609266B1; JP4441912B2; CN101151107A; DE602006019242D1; WO2006104146A1; JP2006272340A; BRPI0609266A2; EP1889669B1; EP1889669A4; EP1889669A1

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention refers to forming of metals, particularly to rolling seamless steel tubes on mandrel. Ratio of external length of circumference of a hollow billet to finished circumference length corresponding to perimeter of billet tube at the exit from the finishing mill is at least 1.1, while contents of Cr in the billet tube is less, than 10%. Also 1.06 ≤ of ratio of roll-pass curve in the 1^st mill to finished length of circumference ≤ 1.12, 1.05 ≤ ratio of length of roll-pass curve in the 2^nd mill to finished length of circumference ≤ 1.10, and length of roll-pass curve in the 1^st mill > length of roll-pass curve in the 2^nd mill.

EFFECT: preventing both overfilling and under-filling of roll-passes applying one combination of calibrated rolls.

2 cl, 1 ex, 6 dwg

Description

Область техники Technical field

Это изобретение относится к способу удлинительной прокатки с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке. В частности, настоящее изобретение относится к способу удлинительной прокатки с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке, в котором можно эффективным образом предотвратить возникновение так называемых переполнения и недозаполнения калибра.This invention relates to a method of extension rolling using a mill for rolling seamless tubes on a mandrel. In particular, the present invention relates to a method of extension rolling using a mill for rolling seamless tubes on a mandrel, in which the occurrence of so-called overfilling and underfilling of the gauge can be effectively prevented.

Уровень техникиState of the art

При изготовлении бесшовной трубы (включая бесшовные магистральные трубы) с использованием способа Маннесманна на стане для прокатки бесшовных труб на оправке круглую или квадратную заготовку загружают в нагревательную печь с вращающимся подом и нагревают там до 1200-1260°С, а затем подвергают прошивке в прошивном стане с использованием оправки и валков для получения полой оболочки. Полую оболочку затем используют как прокатываемый материал (заготовочная труба) и подвергают удлинительной прокатке с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке, чтобы уменьшить толщину стенки до заранее определенного значения, после чего заготовочную трубу подвергают калибровке при помощи калибровочного стана, чтобы получить заранее определенный внешний диаметр, и в результате изготавливают изделие в виде бесшовной трубы.In the manufacture of a seamless pipe (including seamless main pipes) using the Mannesmann method in a mill for rolling seamless pipes on a mandrel, a round or square billet is loaded into a rotary hearth heating furnace and heated there to 1200-1260 ° C and then pierced in a piercing mill using mandrels and rolls to obtain a hollow shell. The hollow shell is then used as a rolling material (billet pipe) and subjected to elongation rolling using a mill for rolling seamless tubes on a mandrel to reduce the wall thickness to a predetermined value, after which the billet tube is calibrated using a calibration mill to obtain a predetermined external diameter, and as a result, the product is made in the form of a seamless pipe.

До настоящего времени в качестве такого стана для прокатки бесшовных труб на оправке использовался стан двухвалкового типа, имеющий пару калиброванных валков, которые установлены таким образом, чтобы направление обжатия отличалось на 90° между соседними клетями. В последние годы также стали применять стан четырехвалкового типа, имеющий четыре калиброванных валка, у которого угол обжатия двух соседних клетей отличается на 90°. Кроме того, предложен стан трехвалкового типа, который снабжен тремя калиброванными валками, имеющими направления прокатки, образующие угол 120°, и который имеет угол обжатия у соседних клетей, отличающийся на 60°.Until now, a double-roll type mill having a pair of calibrated rolls, which are set so that the compression direction differs by 90 ° between adjacent stands, has been used as such a mill for rolling seamless tubes on a mandrel. In recent years, a four-roll mill has also begun to be used, having four calibrated rolls, in which the compression angle of two neighboring stands differs by 90 °. In addition, a three-roll type mill is proposed, which is equipped with three calibrated rolls having rolling directions forming an angle of 120 °, and which has a compression angle in adjacent stands differing by 60 °.

Чтобы увеличить эффективность эксплуатации любого стана, двухвалкового, четырехвалкового или трехвалкового, в общем случае используется один тип калиброванных валков с регулировкой для удлинительной прокатки заготовочных труб, изготовленных из различных типов стали от обычных до легированной, например нержавеющей стали, имеющих различные толщины стенок.In order to increase the operating efficiency of any mill, two-roll, four-roll or three-roll, in general, one type of calibrated rolls with adjustment is used for elongating rolling of billet pipes made of various types of steel from ordinary to alloy steel, for example stainless steel, having different wall thicknesses.

Однако если параметры удлинительной прокатки в стане для прокатки бесшовных труб на оправке не установлены должным образом, внешний периметр заготовочной трубы, образованный при удлинительной прокатке, может недостаточно уменьшиться или даже увеличиться, что приводит к возникновению накатов или других дефектов прокатки, обусловленных переполнением калибра, представляющим собой явление, при котором заготовочная труба выступает в зазор между фланцевыми частями профилированных валков. В других случаях внешний периметр заготовочной трубы, образованный при прокатке, становится слишком маленьким, что приводит к возникновению дефектов при удалении стержня оправки или образованию отверстий в заготовочной трубе, обусловленных недозаполнением калибра, представляющим собой явление, при котором внутренняя поверхность заготовочной трубы прилипает к стержню оправки. В последнее время для решения этих проблем предложены различные решения.However, if the parameters of the extension rolling in the mill for rolling seamless pipes on the mandrel are not set properly, the outer perimeter of the billet pipe formed during extension rolling may not sufficiently decrease or even increase, which leads to rolling or other rolling defects due to overflow of the gauge, which represents is a phenomenon in which the billet pipe protrudes into the gap between the flange parts of the profiled rolls. In other cases, the outer perimeter of the preform pipe formed during rolling becomes too small, which leads to defects when removing the mandrel bar or the formation of holes in the preform tube due to underfilling of the gauge, which is a phenomenon in which the inner surface of the preform pipe sticks to the mandrel bar . Recently, various solutions have been proposed to solve these problems.

Например, в патентном документе 1 описано изобретение, согласно которому удлинительную прокатку заготовочной трубы, изготовленной, главным образом, из легированной стали, например нержавеющей стали, в стане для прокатки бесшовных труб на оправке выполняют таким образом, чтобы отношение длины кривой калибра к длине окружности горячей обработанной заготовочной трубы на выходе из стана составляло, по меньшей мере, 1,12 для первой клети, по меньшей мере, 1,06 для второй клети и, по меньшей мере, 1,02 для третьей клети, в результате чего гарантируется подходящая внешняя длина окружности заготовочной трубы на выходе из стана для прокатки бесшовных труб на оправке и в концевой части заготовочной трубы, где наиболее легко возникает недозаполнение калибра, может быть образован подходящий зазор между стержнем оправки и заготовочной трубой, чтобы предотвратить возникновение упомянутого недозаполнения.For example, Patent Document 1 describes an invention according to which elongation rolling of a billet pipe made mainly of alloy steel, for example stainless steel, in a mill for rolling seamless tubes on a mandrel is performed so that the ratio of the length of the gauge curve to the circumference of the hot the processed billet pipe at the exit of the mill was at least 1.12 for the first stand, at least 1.06 for the second stand, and at least 1.02 for the third stand, thereby guaranteeing fitting the outer circumferential length of mother tube at the exit from the rolling mill to a mandrel and in the end portion of the mother tube where under-filling most easily occurs caliber may be formed by a suitable clearance between the mandrel bar and the mother tube to prevent the occurrence of said under-filling.

В патентном документе 2 описано изобретение, согласно которому удлинительную прокатку заготовочной трубы, изготовленной, главным образом, из легированной стали, например, стали с содержанием Cr 13% (в этом описании, если не указано иное, под процентами подразумеваются массовые проценты), в стане для прокатки бесшовных труб на оправке выполняют таким образом, чтобы отношение длины кривой калибра, заданного профилированными валками в каждой из первой и второй клетей, к внешней длине окружности заготовочной трубы, подвергаемой прокатке в этом стане, находилось в определенном диапазоне, в результате чего предотвращается возникновение недозаполнения калибра в концевой части заготовочной трубы.Patent Document 2 describes an invention according to which elongation rolling of a billet pipe made mainly of alloy steel, for example, steel with a Cr content of 13% (in this description, unless otherwise indicated, percentages mean mass percentages) in a mill for rolling seamless tubes on a mandrel, it is performed in such a way that the ratio of the length of the gauge curve defined by the profiled rolls in each of the first and second stands to the outer circumference of the billet pipe to be rolled in this tane, was in a certain range, thereby preventing the occurrence of under-filling in the end portion of the mother tube.

Патентный документ 1: JP 2582705 В.Patent Document 1: JP 2582705 B.

Патентный документ 2: JP 2003-10907 Al.Patent Document 2: JP 2003-10907 Al.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В результате исследования, выполненного авторами настоящего изобретения, было обнаружено, что в изобретении, описанном в патентном документе 1, рекомендуются подходящие параметры для заготовочной трубы, изготовленной из легированной стали, например нержавеющей стали, и которая имеет конкретные размеры. А именно, переполнение калибра возникает, если удлинительную прокатку выполняют для получения тонкостенной заготовочной трубы, у которой отношение толщины стенки к внешнему диаметру (отношение "толщина стенки/внешний диаметр") составляет максимально 3% и которая изготовлена из обычной стали с содержанием Cr менее 1%, в соответствии с размерами длины кривой калибра, внешним диаметром заготовочной трубы и другими параметрами, описанными в патентном документе 1. Чтобы предотвратить это переполнение калибра, удлинительную прокатку в общем случае выполняют при одновременном приложении растягивающего усилия между клетями, но в случае тонкостенной заготовочной трубы, для которой отношение "толщина стенки/внешний диаметр" составляет максимально 3%, если растягивающее усилие становится слишком большим, легко образуется отверстие и невозможно стабильным образом избежать как переполнения калибра, так и образования отверстий.As a result of the study performed by the inventors of the present invention, it was found that the invention described in Patent Document 1 recommends suitable parameters for a billet pipe made of alloy steel, for example stainless steel, and which has specific dimensions. Namely, a gauge overflow occurs if elongation rolling is performed to obtain a thin-walled blank pipe in which the ratio of wall thickness to outer diameter (“wall thickness / outer diameter” ratio) is at most 3% and which is made of ordinary steel with a Cr content of less than 1 %, in accordance with the dimensions of the length of the gauge curve, the outer diameter of the billet pipe and other parameters described in patent document 1. To prevent this overflow of the gauge, elongation rolling in the general case tea is performed with simultaneous application of a tensile force between the stands, but in the case of a thin-walled blank pipe for which the wall thickness / outer diameter ratio is at most 3%, if the tensile force becomes too large, a hole is easily formed and it is impossible to avoid a stable overflow and hole formation.

Соответственно, при использовании изобретения, описанного в патентном документе 1, необходимо менять калиброванные валки, если удлинительная прокатка выполняется для получения заготовочной трубы из легированной стали или получения тонкостенной заготовочной трубы из обычной стали с отношением "толщина стенки/внешний диаметр", составляющим максимально 3%. Обычно при удлинительной прокатке бесшовной трубы калиброванные валки калибровочного стана заменяют каждый раз, когда изменяется внешний диаметр трубы, который должен быть получен в результате, но для реализации на практике изобретения, описанного в патентном документе 1, в дополнение к замене валков в калибровочном стане необходимо останавливать стан для прокатки бесшовных труб на оправке, используемый для прокатки, и менять профилированные валки этого стана каждый раз, когда меняется тип стали или размер, который должен быть получен в результате прокатки. Чтобы уменьшить количество замен калиброванных валков в стане для прокатки бесшовных труб на оправке до всего лишь одного раза, необходимо отдельно изготавливать бесшовные трубы из обычной стали и легированной стали, даже когда внешний диаметр одинаков и время, необходимое для замены калиброванных валков в калибровочном стане, удваивается. Чтобы предотвратить увеличение времени на замену калиброванных валков в калибровочном стане, необходимо менять валки стана для прокатки бесшовных труб на оправке, используемого для прокатки, каждый раз, когда изменяется диаметр, который должен быть получен в результате. В любом случае необходимо в целом останавливать производственный процесс на длительное время, что сильно снижает производительность.Accordingly, when using the invention described in Patent Document 1, it is necessary to change the calibrated rolls if elongation rolling is performed to obtain an alloy steel billet pipe or to obtain a thin-walled billet pipe from ordinary steel with a wall thickness / outer diameter ratio of at most 3% . Typically, in the elongation rolling of a seamless pipe, the calibrated rolls of the calibration mill are replaced each time the outside diameter of the pipe, which is to be obtained, is changed, but in order to practice the invention described in Patent Document 1, in addition to replacing the rolls in the calibration mill, it is necessary to stop the mill for rolling seamless tubes on the mandrel, used for rolling, and change the profiled rolls of this mill every time the type of steel or the size to be obtained is changed by rolling. To reduce the number of replacements of calibrated rolls in a mill for rolling seamless tubes on a mandrel to only once, it is necessary to separately manufacture seamless tubes from ordinary steel and alloy steel, even when the outer diameter is the same and the time required to replace calibrated rolls in a calibration mill is doubled . In order to prevent an increase in the time required to replace calibrated rolls in a calibration mill, it is necessary to change the rolls of the mill for rolling seamless tubes on the mandrel used for rolling, each time the diameter that should be obtained changes. In any case, it is necessary in general to stop the production process for a long time, which greatly reduces productivity.

В изобретении, описанном в патентном документе 2, предлагаются подходящие условия прокатки, задаваемые для заготовочной трубы, изготовленной из легированной стали, например стали с содержанием Cr 13%, имеющей конкретные размеры, поэтому при его использовании возникают те же проблемы, что и для изобретения, описанного в патентном документе 1.In the invention described in Patent Document 2, suitable rolling conditions are proposed for a billet pipe made of alloy steel, for example steel with a Cr content of 13%, having specific dimensions, therefore, when using it, the same problems arise as for the invention, described in patent document 1.

Настоящее изобретение создано с учетом проблем существующего уровня техники. Его задачей является предложить способ удлинительной прокатки с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке, который может эффективным образом предотвратить возникновение переполнения и недозаполнение калибра при применении комбинации одних и тех же профилированных валков для заготовочных труб из различных типов стали, таких как обычная сталь и легированная сталь, и имеющих разные толщины стенки.The present invention has been made in view of the problems of the state of the art. Its objective is to propose a method of extension rolling using a mill for rolling seamless tubes on a mandrel, which can effectively prevent overfilling and underfilling of the gauge by using a combination of the same profiled rolls for billet pipes of various types of steel, such as ordinary steel and alloy steel steel, and having different wall thicknesses.

Настоящее изобретение представляет собой способ выполнения удлинительной прокатки заготовочной трубы из полой оболочки с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке, содержащего множество клетей, каждая из которых снабжена множеством калиброванных валков, отличающийся тем, что внешний диаметр полой оболочки задают таким образом, чтобы отношение внешней днины окружности полой оболочки к чистовой длине окружности, представляющей собой длину окружности заготовочной трубы на выходе из чистовой клети, составляло, по меньшей мере, 1,1, когда содержание Cr в заготовочной трубе составляет, по меньшей мере, 10% либо менее 1,1, когда содержание Cr в заготовочной трубе составляет менее 10%, и задают профиль калибра валков, установленных в первой клети и второй клети стана для прокатки бесшовных труб на оправке таким образом, чтобы длина кривой калибра в первой клети, определяемого множеством калиброванных валков, установленных в первой клети, удовлетворяла приведенному ниже Уравнению 1, длина кривой калибра во второй клети, определяемого множеством калиброванных валков, установленных во второй клети, удовлетворяла приведенному ниже Уравнению 2 и длины кривой калибров в первой клети и второй клети удовлетворяли приведенному ниже Уравнению 3:The present invention is a method of performing elongated rolling of a hollow shell billet pipe using a seamless tube mill on a mandrel containing a plurality of stands, each of which is equipped with a plurality of calibrated rolls, characterized in that the outer diameter of the hollow shell is set so that the ratio of the outer the bottom of the circumference of the hollow shell to the final circumference, which is the circumference of the billet pipe at the exit of the finishing stand, was at least at least 1.1, when the Cr content in the billet pipe is at least 10% or less than 1.1, when the Cr content in the billet pipe is less than 10%, and the caliber profile of the rolls installed in the first stand and second mill stand for rolling seamless tubes on a mandrel so that the length of the gauge curve in the first stand determined by the set of calibrated rolls installed in the first stand satisfies Equation 1 below, the length of the gauge curve in the second stand determined by the set of calibrated rolls installed in the second stand, satisfied the Equation 2 below and the lengths of the gauge curve in the first stand and the second stand satisfied the Equation 3 below:

1,06 ≤ отношение длины кривой калибра в 1-й клети к чистовой длине окружности ≤ 1,12 (1);1.06 ≤ ratio of the length of the caliber curve in the 1st stand to the final circumference ≤ 1.12 (1);

1,05 ≤ отношение длины кривой калибра во 2-й клети к чистовой длине окружности ≤ 1,10 (2);1.05 ≤ ratio of the length of the caliber curve in the 2nd stand to the final circumference ≤ 1.10 (2);

длина кривой калибра в 1-й клети > длина кривой калибра во 2-й клети (3);length of caliber curve in 1st stand> length of caliber curve in 2nd stand (3);

Согласно настоящему изобретению как переполнение калибра, так и недозаполнение калибра можно эффективным образом предотвратить для заготовочных труб, изготовленных из различных типов стали, включая обычную сталь и легированные стали, и имеющих различную толщину стенки, с использованием одной комбинации калиброванных валков, без замены такой комбинации в соответствии с типом стали и другими факторами. В результате гарантируется, что можно эффективным и дешевым путем предотвратить возникновение накатов, обусловленных переполнением калибра, а также дефектов при удалении оправки и накатов, обусловленных недозаполнением калибра.According to the present invention, both overfilling and underfilling of the gauge can be effectively prevented for billet pipes made of various types of steel, including ordinary steel and alloy steels, and having different wall thicknesses, using one combination of calibrated rolls, without replacing such a combination in according to the type of steel and other factors. As a result, it is guaranteed that it is possible to efficiently and cheaply prevent the occurrence of rolls due to overfilling of the caliber, as well as defects during removal of the mandrel and rolls due to underfilling of the caliber.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 (а) - график, иллюстрирующий то, как ведет себя при удлинительной прокатке заготовочная труба, изготовленная из легированной стали; Фиг.1(b) - график, иллюстрирующий то, как ведет себя при удлинительной прокатке заготовочная труба, изготовленная из легированной стали, если длина кривой калибра калиброванных валков задана равной большому значению исходя из существующего уровня техники; Фиг.1(с) - график, иллюстрирующий то, как ведет себя при удлинительной прокатке заготовочная труба, изготовленная из обычной стали. Осевая деформация, представляющая собой абсциссу на каждом из графиков, показанных на Фиг.1(а) - (с), вычисляется как [ln(длина заготовочной трубы после удлинительной прокатки/длина заготовочной трубы до удлинительной прокатки)].Figure 1 (a) is a graph illustrating how a billet pipe made of alloy steel behaves during extension rolling; Figure 1 (b) is a graph illustrating how a billet pipe made of alloy steel behaves during elongation rolling, if the length of the caliber curve of the calibrated rolls is set to a large value based on the current level of technology; Figure 1 (c) is a graph illustrating how a billet pipe made of ordinary steel behaves during extension rolling. The axial deformation, which is the abscissa in each of the graphs shown in Figs. 1 (a) to (c), is calculated as [ln (length of the blank pipe after extension rolling / length of the blank pipe before extension rolling)].

Фиг.2 - график, иллюстрирующий изменение внешнего диаметра и осевой деформации заготовочной трубы от момента входа до момента выхода из клети, когда удлинительная прокатка выполнялась при тех же условиях, что и для Фиг.1(а), за исключением того, что внешний диаметр заготовочной трубы был задан равным большему значению, составляющему 102 мм.Figure 2 is a graph illustrating the change in the external diameter and axial deformation of the billet pipe from the moment of entry to the moment of exit from the cage, when extension rolling was performed under the same conditions as for Figure 1 (a), except that the external diameter the blank pipe was set to a larger value of 102 mm.

На Фиг.3 представлены виды, объясняющие определение "периметр канавки", при этом Фиг.3(а) представляет собой схематично показанное вертикальное поперечное сечение части калиброванного валка, установленного в двухвалковом стане для прокатки бесшовных труб на оправке, а Фиг.3(b) представляет собой схематично показанное вертикальное поперечное сечение части калиброванного валка, установленного в трехвалковом стане для прокатки бесшовных труб на оправке.Figure 3 presents views explaining the definition of "groove perimeter", while Figure 3 (a) is a schematic vertical cross section of a portion of a calibrated roll installed in a twin roll mill for rolling seamless tubes on a mandrel, and Figure 3 (b ) is a schematic vertical cross section of a portion of a calibrated roll installed in a three-roll mill for rolling seamless tubes on a mandrel.

Фиг.4 - график, иллюстрирующий один из примеров результатов испытания по удлинительной прокатке.4 is a graph illustrating one example of the results of an extension rolling test.

Фиг.5 - график, иллюстрирующий еще один пример результатов испытания по удлинительной прокатке.5 is a graph illustrating another example of the results of an extension rolling test.

Фиг.6 - таблица с результатами примеров выполнения удлинительной прокатки с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке, соответствующего настоящему изобретению, и сравнительных примеров.6 is a table with the results of examples of the performance of extension rolling using a mill for rolling seamless tubes on a mandrel, corresponding to the present invention, and comparative examples.

Предпочтительный вариант реализации изобретенияPreferred Embodiment

Ниже со ссылкой на приложенные чертежи будет рассмотрен предпочтительный вариант способа удлинительной прокатки с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке согласно настоящему изобретению.Below, with reference to the attached drawings, a preferred embodiment of an extension rolling method using a mill for rolling seamless tubes on a mandrel according to the present invention will be discussed.

Сначала будут описаны принципы настоящего изобретения.First, the principles of the present invention will be described.

Фиг.1(а) - график, иллюстрирующий то, как ведет себя при удлинительной прокатке заготовочная труба, изготовленная из легированной стали; Фиг.1(b) - график, иллюстрирующий то, как ведет себя при удлинительной прокатке заготовочная труба, изготовленная из легированной стали, если длина кривой калибра валков задана равной большому значению исходя из существующего уровня техники; Фиг.1(с) - график, иллюстрирующий то, как ведет себя при удлинительной прокатке заготовочная труба, изготовленная из обычной стали. Осевая деформация, представляющая собой абсциссу на графиках, показанных на Фиг.1(а) - (с), вычисляется как [ln(длина заготовочной трубы после удлинительной прокатки/длина заготовочной трубы до удлинительной прокатки)].Figure 1 (a) is a graph illustrating how a billet pipe made of alloy steel behaves during extension rolling; Figure 1 (b) is a graph illustrating how a billet pipe made of alloy steel behaves during elongation rolling, if the length of the curve of the caliber of the rolls is set to a large value based on the current level of technology; Figure 1 (c) is a graph illustrating how a billet pipe made of ordinary steel behaves during extension rolling. The axial deformation, which is the abscissa in the graphs shown in Figs. 1 (a) to (c), is calculated as [ln (length of the blank pipe after extension rolling / length of the blank pipe before extension rolling)].

Механизм возникновения переполнения калибра для заготовочной трубы, изготовленной из обычной стали, который при этом позволяет предотвратить недозаполнение калибра для заготовочной трубы, изготовленной из конкретной легированной стали, соответствующий существующему уровню техники, описанному в патентном документе 1 и т.п., будет рассмотрен с использованием схем, показанных на Фиг.1.The mechanism of occurrence of overflow of a gauge for a billet pipe made of ordinary steel, which thereby prevents underfilling of a caliber for a billet pipe made of specific alloy steel, corresponding to the existing level of technology described in patent document 1 and the like, will be considered using circuits shown in Fig.1.

График, приведенный на Фиг.1(а), иллюстрирует изменение внешнего диаметра и осевой деформации заготовочной трубы с момента входа в клеть до момента выхода из клети, калиброванные валки которой имеют длину кривой калибра, соответствующую внутреннему диаметру 98 мм (показан на чертеже пунктирной линией), причем выполнялась удлинительная прокатка полой оболочки, изготовленной из легированной стали и имеющей внешний диаметр 100 мм, до достижения на выходной стороне клети осевой деформации, равной 0,3. Если сумма внешнего диаметра стержня оправки и двух толщин стенки заготовочной трубы на выходе из клети составляет 96 мм, внешний диаметр заготовочной трубы на выходе из клети (где осевая деформация =0,3) становится равным приблизительно 96 мм, что приблизительно соответствует указанной выше сумме, в результате чего возникает недозаполнение калибра.The graph shown in Figure 1 (a) illustrates the change in the outer diameter and axial deformation of the billet pipe from the moment it enters the stand to the moment it leaves the stand, the calibrated rolls of which have a gauge curve corresponding to an inner diameter of 98 mm (shown in dashed line in the drawing ), moreover, an extension rolling of a hollow shell made of alloy steel and having an external diameter of 100 mm was performed until an axial deformation of 0.3 was reached on the exit side of the stand. If the sum of the outer diameter of the mandrel bar and the two wall thicknesses of the billet pipe at the exit of the stand is 96 mm, the outer diameter of the billet pipe at the exit of the stand (where axial strain = 0.3) becomes approximately 96 mm, which approximately corresponds to the above sum, resulting in underfilling of the caliber.

График, приведенный на Фиг.1(b), иллюстрирует изменение внешнего диаметра и осевой деформации заготовочной трубы с момента входа в клеть до момента выхода из клети, когда удлинительная прокатка выполнялась в тех же условиях, что и для Фиг.1(а), за исключением того, что длина кривой калибра валков была задана равной большому значению, соответствующему внутреннему диаметру 99 мм, показанному на чертеже пунктирной линией, согласно существующему уровню техники. В этом случае график, показанный на Фиг.1(а), перемещается в направлении, показанном стрелками, и внешний диаметр заготовочной трубы на выходе из клети (где осевая деформация =0,3) становится равным приблизительно 97 мм. В результате существует достаточный запас относительно указанной выше суммы (96 мм), и недозаполнение калибра можно предотвратить.The graph shown in Fig. 1 (b) illustrates the change in the external diameter and axial deformation of the billet pipe from the moment it enters the cage until it exits the cage when extension rolling was performed under the same conditions as for Fig. 1 (a), except that the length of the curve of the caliber of the rolls was set equal to a large value corresponding to the inner diameter of 99 mm shown in the drawing by a dashed line, according to the current level of technology. In this case, the graph shown in FIG. 1 (a) moves in the direction shown by the arrows, and the outer diameter of the billet pipe at the exit of the cage (where axial strain = 0.3) becomes approximately 97 mm. As a result, there is a sufficient margin relative to the above amount (96 mm), and under-filling of the caliber can be prevented.

График, приведенный на Фиг.1(с), иллюстрирует изменение внешнего диаметра и осевой деформации заготовочной трубы с момента входа в клеть до момента выхода из клети, когда удлинительная прокатка выполнялась в тех же условиях, что и для Фиг, 1 (а), за исключением того, что заготовочная труба была изготовлена из обычной стали. В этом случае внешний диаметр заготовочной трубы на выходе из клети (где осевая деформация =0,3) становится равным приблизительно 97,5 мм. Соответственно, существует достаточный запас относительно указанной выше суммы (96 мм) и недозаполнение калибра не возникает.The graph shown in Fig. 1 (c) illustrates the change in the outer diameter and axial deformation of the billet pipe from the moment it enters the cage until it exits the cage when extension rolling was performed under the same conditions as for Fig, 1 (a), except that the billet pipe was made of ordinary steel. In this case, the outer diameter of the billet pipe at the exit of the stand (where axial deformation = 0.3) becomes approximately 97.5 mm. Accordingly, there is a sufficient margin relative to the above amount (96 mm) and the under-filling of the caliber does not occur.

Для заготовочной трубы, изготовленной из обычной стали и ведущей себя, как показано на Фиг.1(с), если длина кривой калибра калиброванных валков задана равной большому значению, соответствующему внутреннему диаметру 99 мм, как и на Фиг.1(b), то график, иллюстрирующий ее поведение, перемещается вверх, как и на Фиг, 1(b), в результате чего внешний диаметр заготовочной трубы на выходе из клети (где осевая деформация =0,3) становится слишком большим, и существует вероятность возникновения переполнения калибра.For a billet pipe made of ordinary steel and behaving as shown in Fig. 1 (c), if the length of the caliber curve of the calibrated rolls is set to a large value corresponding to an internal diameter of 99 mm, as in Fig. 1 (b), then a graph illustrating its behavior moves upward, as in FIG. 1 (b), as a result of which the outer diameter of the billet pipe at the exit of the cage (where axial deformation = 0.3) becomes too large, and there is a possibility of overflow of the gauge.

Таким образом, если заготовочная труба, изготовленная из легированной стали, и заготовочная труба, изготовленная из обычной стали, подвергаются удлинительной прокатке с использованием калиброванных валков, длина кривой калибра которых соответствует внутреннему диаметру 98 мм, недозаполнение калибра возникает для заготовочной трубы, изготовленной из легированной стали. Если длина кривой калибра валков задана равной большому значению, соответствующему внутреннему диаметру 99 мм, чтобы предотвратить это недозаполнение, возникает переполнение калибра для заготовочной трубы, изготовленной из обычной стали.Thus, if a billet pipe made of alloy steel and a billet pipe made of ordinary steel are elongated using calibrated rolls whose caliber curve length corresponds to an internal diameter of 98 mm, a gauge underfill occurs for a billet pipe made of alloy steel . If the length of the curve of the caliber of the rolls is set to a large value corresponding to an inner diameter of 99 mm, in order to prevent this underfilling, an overflow of the gauge for a billet pipe made of ordinary steel occurs.

Итак, механизм, позволяющий предотвратить недозаполнение калибра для заготовочной трубы, изготовленной из легированной стали, путем задания длины кривой калибра калиброванных валков, равной большому значению, объяснен при помощи схемы поведения, рассмотренной со ссылкой на Фиг.1(а) и Фиг.1(b). Механизм возникновения переполнения калибра для заготовочной трубы, изготовленной из обычной стали, когда длина кривой калибра калиброванных валков задана равной большому значению указанным выше образом, объяснен при помощи схемы, рассмотренной со ссылкой на Фиг.1(с).So, the mechanism to prevent under-filling of the gauge for a billet pipe made of alloy steel by setting the length of the caliber curve of the calibrated rolls to a large value is explained using the behavior scheme discussed with reference to Figure 1 (a) and Figure 1 ( b) The mechanism of the occurrence of a gauge overflow for a billet pipe made of ordinary steel, when the length of the gauge curve of the calibrated rolls is set to a large value in the above manner, is explained using the circuit described with reference to Figure 1 (c).

Фиг.2 - график, иллюстрирующий изменение внешнего диаметра и осевой деформации заготовочной трубы от момента входа до момента выхода из клети, когда удлинительная прокатка выполнялась при тех же условиях, что и для Фиг.1(а), за исключением того, что внешний диаметр заготовочной трубы был задан равным большому значению, составляющему 102 мм.Figure 2 is a graph illustrating the change in the external diameter and axial deformation of the billet pipe from the moment of entry to the moment of exit from the cage, when extension rolling was performed under the same conditions as for Figure 1 (a), except that the external diameter the blank pipe was set to a large value of 102 mm.

Аналогично описанному выше для схемы поведения легированной стали, показанной на Фиг.1(а), недозаполнение калибра можно предотвратить, задавая внешний диаметр заготовочной трубы, равный большому значению, как в схеме, показанной на Фиг.2, вместо задания длины кривой калибра калиброванных валков, равного большому значению, как показано на Фиг.1 (b).Similarly to that described above for the behavior diagram of alloy steel shown in FIG. 1 (a), underfilling of the gauge can be prevented by setting the outer diameter of the billet pipe to a large value, as in the diagram shown in FIG. 2, instead of setting the length of the gauge curve of the calibrated rolls equal to a large value, as shown in FIG. 1 (b).

Как показано на Фиг.2, если внешний диаметр заготовочной трубы задан равным большому значению, труба ведет себя так же, как если бы график, показанный на Фиг.1(а), был перемещен вверх, и внешний диаметр заготовочной трубы на выходе из клети (где осевая деформация =0,3) становится равным приблизительно 97 мм. Таким образом, существует достаточный запас относительно указанной выше суммы (96 мм), и недозаполнение калибра предотвращается.As shown in FIG. 2, if the outer diameter of the blank pipe is set to a large value, the pipe behaves as if the graph shown in FIG. 1 (a) was moved up and the outer diameter of the blank pipe at the exit of the cage (where axial strain = 0.3) becomes approximately 97 mm. Thus, there is a sufficient margin relative to the above amount (96 mm), and underfilling of the caliber is prevented.

Настоящее изобретение было создано на основе того факта, что недозаполнение калибра можно предотвратить, задавая внешний диаметр полой оболочки равным большому значению, как показано графиком на Фиг.2. В схеме, показанной на Фиг.2, нет необходимости изменять длину кривой калибра валка, и переполнение калибра можно предотвратить, используя калиброванные валки с той же длиной кривой калибра, соответствующей внутреннему диаметру 98 мм, даже для заготовочной трубы, изготовленной из обычной стали, которая ведет себя, как показано на Фиг.1(с). Другими словами, если внешний диаметр полой оболочки, подвергающейся удлинительной прокатке в стане для прокатки бесшовных труб на оправке, подходящим образом изменяют в зависимости от конкретных типа стали и размеров, используя известные способы, например путем изменения параметров прошивного стана или использования калибровочного стана для оболочки, можно применять одну комбинацию калиброванных валков, не создавая недозаполнения калибра для заготовочной трубы из легированной стали или переполнения калибра для заготовочной трубы из обычной стали.The present invention was created on the basis of the fact that underfilling of the caliber can be prevented by setting the outer diameter of the hollow shell to a large value, as shown in the graph in FIG. 2. In the diagram shown in FIG. 2, there is no need to change the length of the roll gauge curve, and overflow of the gauge can be prevented by using calibrated rolls with the same length of the gauge curve corresponding to the inner diameter of 98 mm, even for a billet pipe made of ordinary steel, which behaves as shown in FIG. 1 (c). In other words, if the outer diameter of the hollow shell subjected to extension rolling in the mill for rolling seamless tubes on the mandrel is suitably changed depending on the specific type of steel and dimensions using known methods, for example, by changing the parameters of the piercing mill or using a calibration mill for the shell, one combination of calibrated rolls can be applied without creating underfilling of the gauge for the alloy steel billet pipe or overfilling of the caliber for the billet pipe of ordinary steel.

Графики на Фиг.1 и Фиг.2, иллюстрирующие схемы поведения при прокатке, были построены на основе описанной ниже концепции. Процесс деформации заготовочной трубы может быть разделен на "этап работы с внешним диаметром", начинающийся с момента первого контакта внешней периферийной поверхности заготовочной трубы с калиброванными валками и заканчивающийся обжатием между калиброванными валками и стержнем оправки (пока внешний диаметр заготовочной трубы не станет равным внутреннему диаметру калиброванных валков), и "этап работы с толщиной стенки", на котором заготовочную трубу обжимают между калиброванными валками и стержнем оправки.The graphs in FIG. 1 and FIG. 2 illustrating rolling behavior patterns were constructed based on the concept described below. The process of deformation of the billet pipe can be divided into the "work step with an external diameter", starting from the moment of the first contact of the outer peripheral surface of the billet pipe with calibrated rolls and ending with compression between the calibrated rolls and the mandrel bar (until the outer diameter of the billet pipe becomes equal to the inner diameter of the calibrated rolls), and the “work step with wall thickness”, in which the billet pipe is pressed between the calibrated rolls and the mandrel bar.

Часть графика, показанная отрезком А1В1, на Фиг.1(а) соответствует поведению трубы на этапе работы с внешним диаметром. Вне зависимости от типа стали внешний диаметр заготовочной трубы, т.е. внешний периметр, уменьшается по мере проталкивания заготовочной трубы через профиль калибра валков. Аналогичным образом часть графика, показанная отрезком А2В2 на Фиг.1(b), часть графика, показанная отрезком А3В3 на Фиг.1(с), и часть графика, показанная отрезком А4В4 на Фиг.2, соответствуют поведению трубы на этапе работы с внешним диаметром. Как описано выше, поведение на этапе работы с внешним диаметром не зависит от типа стали, поэтому все части графиков имеют одинаковый наклон.The portion of the graph shown by segment A1B1 in FIG. 1 (a) corresponds to the behavior of the pipe at the stage of work with the outer diameter. Regardless of the type of steel, the outer diameter of the billet pipe, i.e. the outer perimeter decreases as the billet pipe is pushed through the roll gauge profile. Similarly, the portion of the graph shown by segment A2B2 in FIG. 1 (b), the portion of the graph shown by segment A3B3 in FIG. 1 (c) and the portion of the graph shown by segment A4B4 in FIG. 2 correspond to the behavior of the pipe during the external operation diameter. As described above, the behavior at the stage of working with the outer diameter does not depend on the type of steel, therefore, all parts of the graphs have the same slope.

Часть графика, показанная отрезком В1С1 на Фиг.1(а), соответствует поведению трубы на этапе работы с толщиной стенки. Заготовочная труба не проталкивается через профиль калибра валков, но в той части заготовочной трубы, в которой не происходит непосредственного обжатия между профилированными валками и стержнем оправки, по мере увеличения степени вытягивания и по мере удлинения заготовочной трубы развивается растягивающая деформация, приводящая к уменьшению внешнего диаметра, т.е. внешнего периметра. Аналогичным образом часть графика, показанная отрезком В2С2 на Фиг.1(b), часть графика, показанная отрезком В3С3 на Фиг.1(с), и часть графика, показанная отрезком В4С4 на Фиг.2, соответствуют поведению трубы на этапе работы с толщиной стенки. Изменение внешнего диаметра относительно изменения степени вытягивания, т.е. изменения осевой деформации на этапе работы с толщиной стенки, а именно абсолютное значение наклона каждой части графика, зависит от типа стали. В результате существует тенденция в увеличении степени деформации для заготовочной трубы, изготовленной из легированной стали. Соответственно часть графика, показанная отрезком В1С1 на Фиг.1(а), часть графика, показанная отрезком В2С2 на Фиг.1(b), и часть графика, показанная отрезком В4С4 на Фиг.2, все построены с одним и тем же наклоном, а часть графика, показанная отрезком В3С3 на Фиг.1(с), построена с наклоном, имеющим меньшее абсолютное значение, чем упомянутые другие части.The part of the graph shown by the segment B1C1 in Figure 1 (a) corresponds to the behavior of the pipe at the stage of work with the wall thickness. The harvesting pipe does not push through the roll gauge profile, but in that part of the harvesting pipe in which there is no direct compression between the profiled rollers and the mandrel bar, tensile deformation develops as the degree of elongation increases and as the harvesting pipe lengthens, leading to a decrease in the outer diameter, those. external perimeter. Similarly, the portion of the graph shown by segment B2C2 in FIG. 1 (b), the portion of the graph shown by segment B3C3 in FIG. 1 (c), and the portion of the graph shown by segment B4C4 in FIG. 2 correspond to the behavior of the pipe during operation with the thickness the walls. The change in the outer diameter relative to the change in the degree of stretching, i.e. changes in axial deformation at the stage of work with wall thickness, namely the absolute value of the slope of each part of the graph, depends on the type of steel. As a result, there is a tendency to increase the degree of deformation for a billet pipe made of alloy steel. Accordingly, the portion of the graph shown by segment B1C1 in FIG. 1 (a), the portion of the graph shown by segment B2C2 in FIG. 1 (b), and the portion of the graph shown by segment B4C4 in FIG. 2 are all constructed with the same slope, and the part of the graph shown by segment B3C3 in FIG. 1 (c) is constructed with a slope having a lower absolute value than the other parts.

Графики на Фиг.1 и Фиг.2, иллюстрирующие схему поведения, построены на основе этого принципа. Как указано выше, они соответствуют результатам реальных испытаний по удлинительной прокатке, выполненных авторами настоящего изобретения.The graphs in FIG. 1 and FIG. 2 illustrating a behavior pattern are constructed based on this principle. As indicated above, they correspond to the results of real tests on extension rolling, performed by the authors of the present invention.

Настоящее изобретение создано с использованием этих принципов и задания различных параметров для условий удлинительной прокатки при помощи указанных выше Уравнений 1-3. Настоящее изобретение не ограничивается реализацией на двухвалковом стане для прокатки бесшовных труб на оправке и может быть реализовано аналогичным образом на трехвалковом или четырехвалковом стане для прокатки бесшовных труб на оправке. В настоящем изобретении термин "чистовая длина окружности" означает внешнюю длину окружности заготовочной трубы на выходе из чистовой клети.The present invention was created using these principles and setting various parameters for the conditions of extension rolling using the above Equations 1-3. The present invention is not limited to implementation on a two-roll mill for rolling seamless tubes on a mandrel and can be implemented in a similar way on a three-roll or four-roll mill for rolling seamless tubes on a mandrel. In the present invention, the term "final circumference" means the outer circumference of the billet pipe at the exit from the finishing stand.

Далее, со ссылкой на Фиг.3 будет объяснен смысл термина "длина кривой калибра", использованного в настоящем изобретении.Next, with reference to FIG. 3, the meaning of the term “gauge curve length” used in the present invention will be explained.

На Фиг.3 представлены виды, объясняющие определение "длина кривой калибра". Фиг.3(а) представляет собой схематично показанное вертикальное поперечное сечение части калиброванного валка, установленного в двухвалковом стане для прокатки бесшовных труб на оправке, а Фиг.3(b) представляет собой схематично показанное вертикальное поперечное сечение части калиброванного валка, установленного в трехвалковом стане для прокатки бесшовных труб на оправке.Figure 3 presents views explaining the definition of "length of the curve of the caliber." Figure 3 (a) is a schematic vertical cross section of a portion of a calibrated roll installed in a twin roll mill for rolling seamless tubes on a mandrel, and Figure 3 (b) is a schematic vertical cross section of a portion of a calibrated roll mounted in a three roll mill for rolling seamless tubes on a mandrel.

Как показано на Фиг.3(а), профиль Р калибра профилированного валка 1, установленного в стане для прокатки бесшовных труб на оправке, в общем случае имеет форму, представляющую собой комбинацию трех дуг. Это кривая с симметрией левой и правой сторон, у которой осью симметрии является прямая линия, соединяющая дно В канавки и центр О канавки. Одна из упомянутых сторон имеет форму, образованную путем плавного соединения дуги с радиусом R1 и центральным углом α1, дуги с радиусом R2 и центральным углом α2 (называемой ниже дугой R2) и дуги с радиусом R3 и центральным углом α3 (называемой ниже дугой R3). Если взять дугу с радиусом R4 и центральным углом α4, которая на одном конце проходит по касательной через точку соединения дуги R2 и дуги R3 и которая на другом конце перпендикулярна прямой линии L, образующей угол 90° относительно прямой линии, соединяющей дно В канавки и центр О канавки, то длина кривой калибра определяется как 4(R1α1+R2α2+R4α4).As shown in FIG. 3 (a), the profile P of the caliber of the shaped roll 1 installed in the mill for rolling seamless tubes on a mandrel generally has a shape that is a combination of three arcs. This is a curve with symmetry of the left and right sides, in which the axis of symmetry is a straight line connecting the bottom of the groove and the center O of the groove. One of the mentioned sides has a shape formed by smoothly connecting an arc with a radius R1 and a central angle α1, an arc with a radius R2 and a central angle α2 (hereinafter referred to as arc R2) and an arc with a radius R3 and a central angle α3 (called below arc R3). If we take an arc with a radius R4 and a central angle α4, which at one end passes tangentially through the junction point of arc R2 and arc R3 and which at the other end is perpendicular to a straight line L, forming an angle of 90 ° relative to a straight line connecting the bottom B of the grooves and the center On the grooves, the length of the caliber curve is defined as 4 (R1α1 + R2α2 + R4α4).

Как показано на Фиг.3(b), так же как и для описанного выше двухвалкового стана для прокатки бесшовных труб на оправке, профиль Р калибра профилированного валка 1, установленного в трехвалковом стане для прокатки бесшовных труб на оправке, в общем случае имеет форму, образованную соединением трех дуг R1, R2 и R3. Если взять дугу с радиусом R4 и центральным углом α4, которая на одном конце проходит по касательной через точку соединения дуги R2 и дуги R3, и которая на другом конце перпендикулярна прямой линии L, образующей угол 60° относительно прямой линии, соединяющей дно В канавки и центр О канавки, то длина кривой калибра определяется как 6(R1α1+R2a2+R4a4).As shown in FIG. 3 (b), as well as for the above-described two-roll mill for rolling seamless tubes on a mandrel, the profile P of the caliber of a profiled roll 1 installed in a three-roll mill for rolling seamless tubes on a mandrel is generally shaped, formed by joining three arcs R1, R2 and R3. If we take an arc with a radius R4 and a central angle α4, which at one end passes tangentially through the junction point of arc R2 and arc R3, and which at the other end is perpendicular to a straight line L, forming an angle of 60 ° relative to a straight line connecting the bottom B of the grooves and center O grooves, then the length of the caliber curve is defined as 6 (R1α1 + R2a2 + R4a4).

Определение длины кривой калибра для любого числа калиброванных валков может быть обобщено следующим образом. Если число калиброванных валков, установленных в каждой клети стана для прокатки бесшовных труб на оправке, равно n (n=2 в случае двухвалкового стана, n=3 в случае трехвалкового стана и n=4 в случае четырехвалкового стана), то длина кривой калибра определяется как 2n(R1α1+R2a2+R4a4), где R4 и α4 - соответственно, радиус и центральный угол дуги, которая на одном конце проходит по касательной через точку соединения дуги R2 и дуги R3, и которая на другом конце перпендикулярна прямой линии L, образующей угол 180/n(°) относительно прямой линии, соединяющей дно В канавки и центр О канавки.The determination of the length of the caliber curve for any number of calibrated rolls can be summarized as follows. If the number of calibrated rolls installed in each mill stand for rolling seamless tubes on a mandrel is n (n = 2 in the case of a two-roll mill, n = 3 in the case of a three-roll mill and n = 4 in the case of a four-roll mill), then the length of the gauge curve is determined as 2n (R1α1 + R2a2 + R4a4), where R4 and α4 are, respectively, the radius and central angle of the arc, which at one end passes tangentially through the junction point of arc R2 and arc R3, and which at the other end is perpendicular to the straight line L forming angle 180 / n (°) relative to the straight line connecting the bottom of the ditches and the center O of the groove.

Для приведенного выше объяснения был использован пример случая, в котором профиль Р калибра калиброванного валка имеет форму, образованную путем плавного соединения двух вогнутых дуг R1 и R2 (которые обращены от центра О калибра) и выпуклой дуги R3 (которая обращена к центру О калибра). Однако настоящее изобретение не ограничивается этой формой профиля калибра, и его профиль может иметь форму, образованную путем плавного соединения одной вогнутой дуги либо трех или более вогнутых дуг разного радиуса с одной выпуклой дугой. В дополнение к этому выпуклая дуга может быть образована путем плавного соединения множества дуг разного радиуса. Кроме того, вместо выпуклой дуги может использоваться прямая линия. Обобщая определение длины кривой калибра любой формы для профилированного валка 1, если длина части одной или более вогнутых дуг от дна В канавки до точки соединения с выпуклой дугой (или прямой линией) составляет LO, когда вогнутые дуги представляют собой описанные выше две дуги R1 и R2, то LO=R1α1+R2α2. В этом случае длина кривой калибра определяется как 2n(LO+R4α4), где R4 и α4 - соответственно, радиус и центральный угол дуги, которая на одном конце проходит по касательной через точку соединения дуги R2 и дуги R3, и которая на другом конце перпендикулярна прямой линии L, образующей угол 180/n(°) относительно прямой линии, соединяющей дно В калибра и центр О калибра.For the above explanation, we used an example of a case in which the profile P of the caliber of a calibrated roll has a shape formed by smoothly connecting two concave arcs R1 and R2 (which are turned away from the center О of the gauge) and a convex arc R3 (which faces the center О of the caliber). However, the present invention is not limited to this shape of the caliber profile, and its profile may be formed by smoothly connecting one concave arc or three or more concave arcs of different radius with one convex arc. In addition, a convex arc can be formed by smoothly connecting multiple arcs of different radii. In addition, a straight line can be used instead of a convex arc. Summarizing the definition of the length of a curve of a gauge of any shape for a profiled roll 1, if the length of the part of one or more concave arcs from the bottom B of the groove to the point of connection with a convex arc (or a straight line) is LO, when the concave arcs are the two arcs R1 and R2 described above , then LO = R1α1 + R2α2. In this case, the length of the caliber curve is defined as 2n (LO + R4α4), where R4 and α4 are, respectively, the radius and central angle of the arc, which at one end passes tangentially through the junction point of arc R2 and arc R3, and which is perpendicular to the other end a straight line L forming an angle of 180 / n (°) with respect to a straight line connecting the bottom of the caliber B and the center O of the caliber.

Кроме того, в способе удлинительной прокатки с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке, соответствующем настоящему изобретению, профиль калибра калиброванных валков, установленных в третьей клети этого стана, предпочтительно задают таким образом, чтобы длина кривой калибра в упомянутой третьей клети, определяемая множеством профилированных валков, установленных в этой клети, удовлетворяла приведенному ниже Уравнению 4, а длины кривой калибра во второй клети и третьей клети удовлетворяли приведенному ниже Уравнению 5. Здесь чистовая длина окружности означает длину окружности заготовочной трубы после завершения прокатки:In addition, in the method of extension rolling using a mill for rolling seamless tubes on a mandrel in accordance with the present invention, the gauge profile of the calibrated rolls installed in the third mill of this mill is preferably set so that the length of the gauge curve in said third mill, defined by a plurality of profiled the rolls installed in this stand met the Equation 4 below, and the lengths of the caliber curve in the second stand and the third stand met the Equations below 5. Here, the finishing circumference means the circumference of a mother tube after rolling is complete:

1,02 ≤ отношение длины кривой калибра в 3-й клети к чистовой длине окружности ≤ 1,07 (4);1,02 ≤ ratio of the length of the caliber curve in the 3rd stand to the final circumference ≤ 1,07 (4);

длина кривой калибра во 2-й клети > длина кривой калибра в 3-й клети (5).2nd curve gauge length> 3rd gauge curve length (5).

Далее со ссылкой на приложенные чертежи будет рассмотрен предпочтительный вариант реализации способа удлинительной прокатки с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке согласно настоящему изобретению.Next, with reference to the attached drawings, a preferred embodiment of an extension rolling method using a mill for rolling seamless tubes on a mandrel according to the present invention will be considered.

Испытание по удлинительной прокатке было выполнено, чтобы определить один тип комбинации калиброванных валков, которые могут использоваться как для заготовочной трубы из легированной стали, не вызывая недозаполнения калибра, так и для заготовочной трубы из обычной стали, не вызывая переполнения калибра, за счет регулирования внешнего диаметра полой оболочки. В этом испытании в качестве легированной стали, имеющей содержание Cr, по меньшей мере, 10%, использовалась нержавеющая сталь. Для этой стали внешняя длина окружности полой оболочки была задана таким образом, чтобы отношение этой длины окружности к чистовой длине окружности, являющейся внешним периметром заготовочной трубы на выходе из чистовой клети, составляло, по меньшей мере, 1,1. В качестве заготовочной трубы из обычной стали с содержанием Cr менее 10% использовалась тонкостенная заготовочная труба с отношением "толщина стенки/внешний диаметр", составляющим максимум 3%. Для этой стали отношение внешней длины окружности полой оболочки к чистовой длине окружности было задано менее 1,1. Для каждой стали изменялась величина отношения длины кривой калибра к чистовой длине окружности для первой клети и величина отношения длины кривой калибра к чистовой длине окружности для второй клети.An elongation rolling test was performed to determine one type of combination of calibrated rolls that can be used for both an alloy steel prefabricated pipe without causing a gauge underfill and an ordinary steel prefabricated tube without a caliber overflow, by adjusting the outer diameter hollow shell. In this test, stainless steel was used as an alloy steel having a Cr content of at least 10%. For this steel, the outer circumference of the hollow shell was set so that the ratio of this circumference to the final circumference, which is the outer perimeter of the billet pipe at the exit of the finishing stand, is at least 1.1. As a billet pipe made of ordinary steel with a Cr content of less than 10%, a thin-walled billet pipe with a wall thickness / outer diameter ratio of a maximum of 3% was used. For this steel, the ratio of the outer circumference of the hollow shell to the final circumference was set to less than 1.1. For each steel, the ratio of the caliber curve length to the final circumference for the first stand and the ratio of the caliber curve length to the final circumference for the second stand were changed.

Фиг.4 - график, иллюстрирующий один из примеров результатов этого испытания по удлинительной прокатке. На графике, приведенном на Фиг.4, Х означает заготовочную трубу, для которой возникало недозаполнение или переполнение калибра, ○ (окружность) означает заготовочную трубу, для которой не возникало ни недозаполнения, ни переполнения калибра.4 is a graph illustrating one example of the results of this extension rolling test. In the graph of FIG. 4, X means a blank pipe for which underfilling or overflow of the gauge occurred, ○ (circle) means a blank pipe for which there was no underfilling or overfilling of the gauge.

Как показано на Фиг.4, для заготовочной трубы, изготовленной из нержавеющей стали, если отношение длины кривой калибра (на чертеже сокращенно Д.К.) к чистовой длине окружности (Ч.Д.) для первой клети (кл.№1) составляет менее 1,06, возникает недозаполнение калибра во второй клети, а когда отношение длины кривой калибра к чистовой длине окружности для второй клети (кл.№2) составляет менее 1,05, возникает недозаполнение калибра в третьей клети. С другой стороны, для тонкостенной заготовочной трубы, изготовленной из обычной стали, если отношение длины кривой калибра к чистовой длине окружности для первой клети составляет более 1,12, возникает переполнение калибра во второй клети, а если отношение длины кривой калибра к чистовой длине окружности для второй клети составляет более 1,10, возникает переполнение калибра в третьей клети.As shown in FIG. 4, for a billet pipe made of stainless steel, if the ratio of the length of the caliber curve (abbreviated D.K. in the drawing) to the final circumference (BH) for the first stand (class No. 1) is less than 1.06, there is an underfilling of the caliber in the second stand, and when the ratio of the length of the caliber curve to the finishing circumference for the second stand (Cl. No. 2) is less than 1.05, there is an underfilling of the caliber in the third stand. On the other hand, for a thin-walled billet pipe made of ordinary steel, if the ratio of the length of the caliber curve to the final circumference for the first stand is more than 1.12, an overflow of the gauge in the second stand occurs, and if the ratio of the length of the caliber curve to the finished circumference for the second stand is more than 1.10, there is an overflow of caliber in the third stand.

Когда длина кривой калибра в первой клети меньше или равна длине кривой калибра во второй клети, внешний периметр заготовочной трубы во второй клети невозможно отрегулировать, и облегчается возникновение недозаполнения или переполнения калибра. Существуют также случаи, при которых переполнение калибра возникает в третьей клети.When the length of the gauge curve in the first stand is less than or equal to the length of the gauge curve in the second stand, the outer perimeter of the billet pipe in the second stand cannot be adjusted, and the occurrence of underfilling or overfilling of the gauge is facilitated. There are also cases in which caliber overflow occurs in the third stand.

Из результатов испытания, показанных на Фиг.4, видно, что задавая внешний диаметр полой оболочки таким образом, чтобы отношение внешней длины окружности полой оболочки к чистовой длине окружности, являющейся внешним периметром заготовочной трубы на выходе из чистовой клети, составляло, по меньшей мере, 1,1, когда заготовочная труба содержит, по меньшей мере, 10% Cr, и задавая внешний диаметр полой оболочки таким образом, чтобы отношение внешней длины окружности полой оболочки к чистовой длине окружности, являющейся внешним периметром заготовочной трубы на выходе из чистовой клети, составляло менее 1,1, когда заготовочная труба содержит менее 10% Cr, можно выполнять удлинительную прокатку с использованием одной комбинации калиброванных валков, не меняя эту комбинацию в соответствии с содержанием Cr в заготовочной трубе, пока удовлетворяются рекомендованные условия.From the test results shown in Figure 4, it can be seen that setting the outer diameter of the hollow shell so that the ratio of the outer circumference of the hollow shell to the final circumference, which is the outer perimeter of the billet pipe at the exit of the finishing stand, is at least 1.1, when the billet pipe contains at least 10% Cr, and setting the outer diameter of the hollow shell so that the ratio of the outer circumference of the hollow shell to the final circumference, which is the outer perimeter of the blank the outlet pipe at the exit of the finishing stand was less than 1.1, when the billet pipe contains less than 10% Cr, it is possible to perform extension rolling using one combination of calibrated rolls without changing this combination according to the Cr content in the billet, while the recommended conditions.

Внешний диаметр полой оболочки может быть отрегулирован подходящим образом при помощи известных способов, например, описанных в документах JP H08-71615 A1, JP 2002-11507 А1 и т.п.The outer diameter of the hollow shell can be suitably adjusted using known methods, for example, those described in JP H08-71615 A1, JP 2002-11507 A1 and the like.

При использовании способа удлинительной прокатки в стане для прокатки бесшовных труб на оправке, соответствующего настоящему изобретению, в частности во второй клети и третьей клети, где легко могут возникнуть недозаполнения калибра и переполнение калибра, их эффективным образом можно предотвратить с применением одной комбинации калиброванных валков. Однако в качестве более предпочтительного варианта, чтобы также с уверенностью предотвратить возникновение недозаполнения и переполнения калибра в четвертой клети, испытание по удлинительной прокатке выполнялось для каждой заготовочной трубы, для которой были получены результаты испытаний, показанные на Фиг.4, при одновременном изменении отношения длины кривой калибра к чистовой длине окружности для третьей клети.When using the extension rolling method in a mill for rolling seamless tubes on a mandrel according to the present invention, in particular in a second stand and a third stand, where under-filling of the gauge and over-filling of the gauge can easily occur, they can be effectively prevented using one combination of calibrated rolls. However, as a more preferred option, in order to also confidently prevent the occurrence of underfilling and overfilling of the gauge in the fourth stand, an extension rolling test was performed for each blank pipe for which the test results shown in FIG. 4 were obtained while changing the ratio of the length of the curve caliber to the final circumference for the third stand.

Фиг.5 - график, иллюстрирующий один из примеров результатов этого испытания по удлинительной прокатке. На Фиг.5 Х означает заготовочные трубы, для которых возникало недозаполнение или переполнение калибра,

(треугольник) означает заготовочные трубы, имевшие тенденцию к недозаполнению или переполнению калибра, а ○ (окружность) означает заготовочные трубы, для которых не возникало ни недозаполнения, ни переполнения калибра.5 is a graph illustrating one example of the results of this extension rolling test. In Figure 5, X means blank tubes for which underfilling or overflow of gauge occurred,

(triangle) means billet pipes with a tendency to underfill or overflow the gauge, and ○ (circle) means billet pipes for which there was no underfill or overfill of the caliber.

Как показано на графике Фиг.5, заготовочные трубы из нержавеющей стали имели некоторую тенденцию к появлению недозаполнения калибра в четвертой клети, если отношение длины кривой калибра к чистовой длине окружности в третьей клети (кл. №3) составляло менее 1,02, а тонкостенные заготовочные трубы из обычной стали имели некоторую тенденцию к переполнению калибра в четвертой клети, если отношение длины кривой калибра к чистовой длине окружности в третьей клети превышало 1,07. Когда длина кривой калибра во второй клети (кл. №2) меньше или равна длине кривой калибра в третьей клети, невозможно отрегулировать внешний периметр заготовочной трубы в третьей клети, и облегчается возникновение недозаполнения или переполнения калибра. Также существуют случаи, при которых переполнение калибра возникает в четвертой клети.As shown in the graph of Figure 5, stainless steel billet pipes had a tendency to underfill the gauge in the fourth stand, if the ratio of the length of the gauge curve to the final circumference in the third stand (Cl. No. 3) was less than 1.02, and thin-walled billet pipes made of ordinary steel had a certain tendency to overflow the caliber in the fourth stand if the ratio of the length of the caliber curve to the final circumference in the third stand exceeded 1.07. When the length of the caliber curve in the second stand (Cl. No. 2) is less than or equal to the length of the caliber curve in the third stand, it is impossible to adjust the outer perimeter of the billet pipe in the third stand, and the occurrence of underfilling or overfilling of the caliber is facilitated. There are also cases in which caliber overflow occurs in the fourth stand.

Из графика, приведенного на Фиг.5, можно видеть, что профиль калибра калиброванных валков, установленных в третьей клети, в предпочтительном случае задают таким образом, чтобы длина кривой калибра в третьей клети, который определяется множеством профилированных валков, установленных в этой клети, удовлетворяла Уравнению 4 (1,02 ≤ длина кривой калибра в 3-й клети/чистовая длина окружности ≤ 1,07), и таким образом, чтобы длины кривых калибра во второй клети и третьей клети удовлетворяли Уравнению 5 (длина кривой калибра во 2-й клети > длина кривой калибра в 3-й клети).From the graph shown in FIG. 5, it can be seen that the caliber profile of the calibrated rolls installed in the third stand is preferably set so that the length of the caliber curve in the third stand, which is determined by the set of profiled rolls installed in this stand, satisfies Equation 4 (1.02 ≤ caliber curve length in the 3rd stand / final circumference ≤ 1.07), and so that the lengths of the caliber curves in the second stand and the third stand satisfy Equation 5 (caliber curve length in the 2nd stand> curve length ka libra in the 3rd stand).

Если удовлетворяются Уравнение 4 и Уравнение 5, можно с уверенностью предотвратить возникновение недозаполнения калибра и переполнения калибра в четвертой клети.If Equation 4 and Equation 5 are satisfied, it is safe to prevent the occurrence of underfilling of the caliber and overfilling of the caliber in the fourth stand.

Далее, со ссылкой на примеры для настоящего изобретения и сравнительные примеры будет дано более подробное объяснение.Next, with reference to examples for the present invention and comparative examples, a more detailed explanation will be given.

ПримерыExamples

Как показано в таблице на Фиг.6, испытание по удлинительной прокатке выполнялось с использованием полых оболочек из стали с 13% Cr, имеющих внешний диаметр 300 мм, толщину стенки 20 мм и длину 6000 мм (в таблице приведена только величина внешнего диаметра), которые подвергались удлинительной прокатке в двухвалковом стане для прокатки бесшовных труб на оправке, содержащем 5 клетей, для получения заготовочных труб, имеющих на выходе из стана внешний диаметр 270 мм (чистовой периметр =270×π мм) и толщину 10 мм (Примеры 1-1, 2-1 и 3-1). В дополнение к этому, как показано в таблице на Фиг.6, было выполнено еще одно испытание с использованием полых оболочек из углеродистой стали, стали с 9% Cr или стали с 5% Cr, имеющих внешний диаметр 295 мм, толщину стенки 19 мм и длину 6000 мм (в таблице приведена только величина внешнего диаметра), которые подвергались прокатке в двухвалковом стане для прокатки бесшовных труб на оправке, содержащем 5 клетей, для получения заготовочных труб, имеющих на выходе из стана внешний диаметр 270 мм (чистовая длина окружности =270×π мм) и толщину 7 мм (Примеры 1-2, 1-3, 1-4, 2-2 и 3-2).As shown in the table in FIG. 6, the extension rolling test was performed using hollow shells made of steel with 13% Cr having an external diameter of 300 mm, a wall thickness of 20 mm, and a length of 6000 mm (the table shows only the size of the external diameter) were subjected to extension rolling in a two-roll mill for rolling seamless pipes on a mandrel containing 5 stands to obtain billet pipes having an external diameter of 270 mm at the outlet of the mill (finishing perimeter = 270 × π mm) and a thickness of 10 mm (Examples 1-1, 2-1 and 3-1). In addition, as shown in the table of FIG. 6, another test was performed using hollow shells of carbon steel, steel with 9% Cr or steel with 5% Cr having an outer diameter of 295 mm, a wall thickness of 19 mm, and length 6000 mm (the table shows only the size of the outer diameter), which were subjected to rolling in a two-roll mill for rolling seamless pipes on a mandrel containing 5 stands to obtain billet pipes having an external diameter of 270 mm at the outlet of the mill (final circumference = 270 × π mm) and a thickness of 7 mm (Examples 1-2, 1-3, 1 -4, 2-2 and 3-2).

Длины кривых S1-S3 калибров в клетях с первой по третью, заданные для каждого условия, были такими, как показаны в таблице на Фиг.6. Примеры с 1-1 по 1-4, Примеры 2-1 и 2-2, а также Примеры 3-1 и 3-2 имели одинаковую длину кривой калибра (в них использовалась одинаковая комбинация калиброванных валков). В таблице, показанной на Фиг.6, числа в столбце "оболочка/Ч.Д." представляют собой величину внешней длины окружности полой оболочки, деленую на величину чистовой длины окружности.The lengths of the S1-S3 gauge curves in the first to third stands set for each condition were as shown in the table in FIG. 6. Examples 1-1 to 1-4, Examples 2-1 and 2-2, as well as Examples 3-1 and 3-2 had the same caliber curve (they used the same combination of calibrated rolls). In the table shown in Fig.6, the numbers in the column "shell / BH" represent the value of the outer circumference of the hollow shell divided by the value of the final circumference.

Сравнительный примерComparative example

Испытание по удлинительной прокатке выполнялось в тех же условиях, что и для приведенных выше примеров, за исключением того, что величина (отношение) "внешняя длина окружности полой оболочки/чистовая длина окружности" и заданные значения длин кривой S1-S3 калибра в клетях с первой по третью изменялись. А именно, для полой оболочки с внешним диаметром 300 мм, толщиной 20 мм и длиной 6000 мм прокатка выполнялась с использованием двухвалкового стана для прокатки бесшовных труб на оправке, содержащего 5 клетей, для получения заготовочной трубы с внешним диаметром 270 мм (чистовая длина окружности =270×π мм) и толщиной стенки 10 мм на выходе из стана (Сравнительные примеры 1-1, 1-4, 2-1, 2-4, 3-2, 3-3, 3-4, 4-2 и 5-2). Для полой оболочки с внешним диаметром 295 мм, толщиной 19 мм и длиной 6000 мм прокатка выполнялась с использованием двухвалкового стана для прокатки бесшовных труб на оправке, содержащего 5 клетей, для получения заготовочной трубы с внешним диаметром 270 мм (чистовая длина окружности =270×π мм) и толщиной стенки 7 мм на выходе из стана (Сравнительные примеры 1-2, 1-3, 2-2, 2-3, 3-1, 4-1 и 5-1). Длины кривой S1-S3 калибра в клетях с первой по третью для каждого условия были такими, как показано в таблице на Фиг.6. В Сравнительных примерах с 1-1 по 1-4, Сравнительных примерах с 2-1 по 2-4, Сравнительных примерах с 3-1 по 3-4, Сравнительных примерах 4-1 и 4-2, а также Сравнительных примерах 5-1 и 5-2 использовались одинаковая длина кривой калибра и одинаковая комбинация калиброванных валков.The elongation rolling test was performed under the same conditions as for the above examples, except that the value (ratio) of the "outer circumference of the hollow shell / final circumference" and the specified values of the lengths of the curve S1-S3 caliber in stands with the first the third changed. Namely, for a hollow shell with an external diameter of 300 mm, a thickness of 20 mm and a length of 6000 mm, rolling was performed using a two-roll mill for rolling seamless pipes on a mandrel containing 5 stands to obtain a blank pipe with an external diameter of 270 mm (final circumference = 270 × π mm) and a wall thickness of 10 mm at the outlet of the mill (Comparative examples 1-1, 1-4, 2-1, 2-4, 3-2, 3-3, 3-4, 4-2 and 5 -2). For a hollow shell with an external diameter of 295 mm, a thickness of 19 mm and a length of 6000 mm, rolling was performed using a two-roll mill for rolling seamless pipes on a mandrel containing 5 stands to obtain a blank pipe with an external diameter of 270 mm (final circumference = 270 × π mm) and a wall thickness of 7 mm at the outlet of the mill (Comparative examples 1-2, 1-3, 2-2, 2-3, 3-1, 4-1 and 5-1). The lengths of the S1-S3 caliber curve in the first to third stands for each condition were as shown in the table in FIG. 6. In Comparative Examples 1-1 to 1-4, Comparative Examples 2-1 to 2-4, Comparative Examples 3-1 to 3-4, Comparative Examples 4-1 and 4-2, and Comparative Examples 5- 1 and 5-2, the same gauge curve length and the same combination of calibrated rolls were used.

Результаты испытанийTest results

В сравнительных примерах, по меньшей мере, одно из следующего: либо заготовочные трубы с содержанием Cr, по меньшей мере, 10% (сталь с 13% Cr), либо заготовочные трубы с содержанием Cr менее 10% (сталь с 9% Cr, сталь с 5% Cr и углеродистая сталь) имели накаты, возникающие при степени, превышающей 4%. В противоположность этому, в примерах для настоящего изобретения как в заготовочных трубах с содержанием Cr, по меньшей мере, 10% (сталь с 13% Cr), так и в заготовочных трубах с содержанием Cr менее 10% (сталь с 9% Cr, сталь с 5% Cr и углеродистая сталь) почти не возникало накатов, несмотря на их прокатку с использованием той же комбинации калиброванных валков.In comparative examples, at least one of the following: either blank tubes with a Cr content of at least 10% (steel with 13% Cr), or blank tubes with a Cr content of less than 10% (steel with 9% Cr, steel with 5% Cr and carbon steel) had rolls occurring at a degree exceeding 4%. In contrast, in the examples for the present invention, both in the blank tubes with a Cr content of at least 10% (steel with 13% Cr), and in the blank tubes with a Cr content of less than 10% (steel with 9% Cr, steel with 5% Cr and carbon steel) there was almost no rolling, despite rolling them using the same combination of calibrated rolls.

Claims

1. The method of extension rolling to obtain a billet pipe from a hollow billet using a mill for rolling seamless pipes on a mandrel containing many stands, each of which is equipped with a plurality of calibrated rolls, in which the outer diameter of the hollow billet is set so that the ratio of the outer circumference of the hollow the workpiece to the final circumference, which is the perimeter of the workpiece pipe at the exit of the finishing stand, was at least 1.1 when the Cr content in the steel of the workpiece would be at least 10 wt.%, or less than 1.1, when the Cr content in the steel of the billet pipe is less than 10 wt.%, and set the caliber profile of calibrated rolls installed in the first stand and second stand of the rolling mill for seamless tubes on the mandrel, so that the length of the caliber curve in the first stand, determined by the set of calibrated rolls installed in the first stand, satisfies the given relation (1), the length of the caliber curve in the second stand, determined by the set of calibrated rolls installed in the Ora stand satisfies the relation (2) and the groove circumference in the first stand and the second stand satisfy the relation (3):
1.06 ≤ ratio of the length of the caliber curve in the 1st stand to the final circumference ≤ 1.12 (1),
1.05 ≤ ratio of the length of the caliber curve in the 2nd stand to the final circumference ≤ 1.10 (2),
length of caliber curve in 1st stand> length of caliber curve in 2nd stand (3).

2. The method according to claim 1, characterized in that the caliber profile of the calibrated rolls installed in the third stand of the said mill is set so that the length of the caliber curve in the said third stand, determined by the set of calibrated rolls installed in this stand, satisfies the ratio ( 4), and the lengths of the caliber curve in the second stand and the third stand satisfied the relation (5):
1,02 ≤ ratio of the length of the caliber curve in the 3rd stand to the final circumference ≤ 1,07 (4),
2nd curve gauge length> 3rd gauge curve length (5).