RU2663674C1 - Method of production of steel pipe and pressing die used in this method - Google Patents
Method of production of steel pipe and pressing die used in this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663674C1 RU2663674C1 RU2017118946A RU2017118946A RU2663674C1 RU 2663674 C1 RU2663674 C1 RU 2663674C1 RU 2017118946 A RU2017118946 A RU 2017118946A RU 2017118946 A RU2017118946 A RU 2017118946A RU 2663674 C1 RU2663674 C1 RU 2663674C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- pressing
- width
- bending
- center
- Prior art date
Links
- 238000003825 pressing Methods 0.000 title claims abstract description 183
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 108
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 173
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 92
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 17
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 27
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 26
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 19
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 17
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005493 welding type Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
- B21D5/01—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves between rams and anvils or abutments
- B21D5/015—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves between rams and anvils or abutments for making tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
- B21D5/01—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves between rams and anvils or abutments
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Объектом настоящего изобретения является способ производства стальных труб большого диаметра с большой толщиной стенки, используемых при строительстве магистральных трубопроводов и аналогичных сооружений, при котором производится формовка толстого листового материала с приданием ему заданной U-образной формы путем гибки, после чего полученную заготовку подвергают дальнейшей прессовке, придавая ей форму открытой трубы с проходящим по длине зазором между несоединенными кромками листа по ширине, а затем торцовые поверхности соединяют друг с другом, в результате чего получают стальную трубу, причем при осуществлении данного способа используется прессующий штамп.The object of the present invention is a method for the production of large diameter steel pipes with a large wall thickness used in the construction of trunk pipelines and similar structures, in which a thick sheet material is molded to give it a predetermined U-shape by bending, after which the resulting billet is subjected to further pressing, giving it the shape of an open pipe with a gap extending along the length between the unconnected sheet edges in width, and then connecting the end surfaces with each other, resulting in a steel pipe, wherein the pressing die is used in the practice of the method.
Уровень техникиState of the art
При производстве стальных труб большого диаметра с большой толщиной стенки, используемых для создания магистральных трубопроводов и аналогичных сооружений, широко применяется так называемая UOE-технология, заключающаяся в прессовке стального листа определенной длины, ширины и толщины с целью придания ему U-образной формы, дальнейшей прессовке полученной заготовки с целью придания ей O-образной формы и получения открытой трубы, и последующей сварке встык несоединенных кромок трубы, после чего производится увеличение диаметра полученной трубы (так называемое экспандирование трубы) с целью улучшения округлости трубы.In the production of steel pipes of large diameter with a large wall thickness, used to create trunk pipelines and similar structures, the so-called UOE technology is widely used, which consists in pressing a steel sheet of a certain length, width and thickness in order to give it a U-shape, further pressing the resulting workpiece in order to give it an O-shape and obtain an open pipe, and subsequent butt welding of the unconnected pipe edges, after which the diameter of the resulting pipes (so-called pipe expansion) in order to improve the roundness of the pipe.
Однако в вышеупомянутой UOE-технологии формовки, поскольку в процессе прессовки стального листа с целью получения U-образной и О-образной формы необходима большая сила прессования, невозможно обойтись без крупногабаритных прессов.However, in the aforementioned UOE molding technology, since a large pressing force is required in the process of pressing a steel sheet to obtain a U-shaped and O-shaped, it is impossible to do without large-sized presses.
Вследствие этого, в последнее время рассматривались различные методы для уменьшения силы прессования при производстве стальных труб данного типа.As a consequence of this, various methods have recently been considered to reduce the pressing force in the production of steel pipes of this type.
В известном уровне техники по данной тематике, в JP-A-S55-139117 раскрывается способ предварительной прессовки материала с приданием ему С-образной формы с последующей прессовкой с приданием U-образной формы и, после этого, прессовкой с приданием O-образной формы, таким образом, что тип деформации прессуемого материала становится соответствующим матричным элементам как в верхней, так и в нижней частях, в процессе прессовки с приданием O-образной формы. Далее, в JP-A-H11-285729 раскрывается способ изменения положения стыкуемых кромок U-образного стального листа относительно матричных элементов путем выполнения множества операций прессовки U-образного стального листа с его вращением с приданием O-образной формы, и в JP-A-2002-178025 раскрывается способ выполнения прессовки с приданием O-образной формы заготовке U-образной формы, полученной в результате прессовки с приданием U-образной формы со вкладышем, применяемым для получения трубы большего внешнего диаметра из трубы среднего наружного диаметра.In the prior art on this subject, JP-A-S55-139117 discloses a method for pre-pressing a material into a C-shape, followed by pressing into a U-shape, and then pressing into an O-shape, so that the type of deformation of the pressed material becomes the corresponding matrix elements in both the upper and lower parts, in the process of pressing with giving an O-shaped. Further, JP-A-H11-285729 discloses a method for changing the position of the abutting edges of a U-shaped steel sheet relative to the matrix elements by performing many pressing operations of a U-shaped steel sheet with its rotation to give an O-shaped, and in JP-A- 2002-178025 discloses a method of performing pressing with giving an O-shaped blank to a U-shaped obtained by pressing with giving a U-shaped with a liner used to obtain a pipe with a larger outer diameter from a pipe of medium outer diameter.
В качестве других документов известного уровня техники следует указать JP-A-2005-21907, в котором раскрывается способ формовки, при котором используется детектор напряжения, способный измерять наклон или перекашивание изгибающего элемента, установленного на наклонной плоскости, причем изгибающий элемент может наклоняться или перемещаться параллельно, в зависимости от обнаружения наклона или перекашивания детектором напряжения, и данный изгибающий элемент наклоняется или перемещается параллельно с целью прессовки, таким образом, что величина перекашивания меньше, чем величина наклона или величина перекашивания изгибающего элемента при прессовке материала с приданием ему формы трубы. В JP-A-2012-250285 раскрывается способ формовки разрезной трубы из заготовки некруглой формы посредством незначительной формовки по сравнению с другими операциями изгибания, с помощью по меньшей мере одной операции изгиба с воздействием на внутреннюю поверхность листового материала с левой и правой сторон относительно центра, определяемого местом прохождения продольной оси верхнего инструмента, воздействующего на постепенно изгибаемый листовой материал, с последующей формовкой законченной разрезной трубы путем соответствующего приложения силы прессования, воздействующей на область, образованную немного ранее на обеих сторонах от центра снаружи заготовки некруглой формы. Кроме того, в US 4149399 раскрывается способ формовки трубы с разрезным участком посредством пластической деформации только плоской части по меньшей мере в одном месте заготовки, имеющей плоскую часть между по меньшей мере двумя изогнутыми участками заданной кривизны.As other documents of the prior art, JP-A-2005-21907 is disclosed, which discloses a molding method that uses a voltage detector capable of measuring the inclination or warping of a bending element mounted on an inclined plane, and the bending element can be tilted or moved in parallel , depending on the detection of tilt or distortion by the voltage detector, and this bending element tilts or moves in parallel with the purpose of pressing, so that the distortion is less than the slope or the distortion of the bending element when pressing the material to give it a pipe shape. JP-A-2012-250285 discloses a method for forming a split pipe from a non-circular preform by slightly molding compared to other bending operations, using at least one bending operation with the left and right sides of the sheet material exposed to the center, determined by the place of passage of the longitudinal axis of the upper tool, acting on the gradually bent sheet material, with subsequent molding of the finished split pipe by means of the attached I'm pressing force exerted on the region formed a little earlier on both sides from the center of the workpiece outside the non-circular shape. In addition, US Pat. No. 4,149,399 discloses a method for forming a pipe with a split section by plastic deformation of only a flat part in at least one place of a workpiece having a flat part between at least two curved sections of a given curvature.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Проблема, решаемая настоящим изобретениемThe problem solved by the present invention
В то же время, обычные технологии прессовки имеют свои недостатки, описанные ниже, и поэтому еще есть возможности для усовершенствования.At the same time, conventional pressing technologies have their drawbacks described below, and therefore there is still room for improvement.
Например, как указывается в JP-A-S55-139117, JP-A-H11-285729 и JP-A-2002-178025 окружная длина формующей поверхности матрицы устанавливается практически равной ширине листового материала (исходного листа), и листовому материалу придают форму трубы путем введения вытянутой части материала в контакт с формующей поверхностью матрицы в процессе деформации при прессовке с приданием O-образной формы с целью придания ему формы формующей поверхности матрицы. Однако при увеличении площади контакта материала с матрицей сила прессования постепенно увеличивается, и возникает необходимость в более мощном прессе.For example, as indicated in JP-A-S55-139117, JP-A-H11-285729 and JP-A-2002-178025, the circumferential length of the forming surface of the matrix is set to be almost equal to the width of the sheet material (source sheet), and the sheet material is shaped into a pipe by introducing the elongated portion of the material into contact with the forming surface of the matrix during deformation during pressing to give an O-shape in order to give it the shape of the forming surface of the matrix. However, with an increase in the contact area of the material with the matrix, the pressing force gradually increases, and the need for a more powerful press arises.
В технологии, направленной, в частности, на формование деталей из высокопрочных материалов большой толщины, требуется высокая сила прессования, и, таким образом, процесс прессовки материала с приданием ему O-образной формы производится не полностью, в результате чего невозможно избежать снижения качества формы.In a technology aimed, in particular, at molding parts from high-strength materials of large thickness, a high pressing force is required, and thus, the process of pressing the material to give it an O-shape is not completely carried out, as a result of which it is impossible to avoid a decrease in the quality of the mold.
В то же время, при формовке способами, описываемыми в JP-A-2005-21907, JP-A-2012-250285 и US 4149399, хотя при этих методах и не наблюдается возрастание силы прессования, как в JP-A-S55-139117, JP-A-H11-285729 и JP-A-2002-178025, поскольку формовка левой и правой сторон формуемого материала или заготовки некруглой формы производится по отдельности, в случае различия деформаций на левой и правой сторонах, существует риск возникновения ступенчатой разницы по высоте (смещения) боковых кромок трубы, которые впоследствии необходимо сваривать. Кроме того, в этих методах, при попытке одновременного придания материалу требуемой формы деформация локально сконцентрирована, в результате чего возникает риск ухудшения округлости. Таким образом, несколько раз возникает неизбежность деформации формуемого материала, и, кроме того, имеется предел по эффективности производственного процесса.At the same time, when molding by the methods described in JP-A-2005-21907, JP-A-2012-250285 and US 4149399, although with these methods there is no increase in pressing force, as in JP-A-S55-139117 , JP-A-H11-285729 and JP-A-2002-178025, since the left and right sides of the material being molded or the non-circular blank are molded separately, in the case of differences in deformations on the left and right sides, there is a risk of a stepwise height difference (displacement) of the lateral edges of the pipe, which subsequently need to be welded. In addition, in these methods, when trying to simultaneously give the material the desired shape, the deformation is locally concentrated, resulting in a risk of worsening roundness. Thus, several times there is the inevitability of deformation of the molded material, and, in addition, there is a limit on the efficiency of the production process.
Задача настоящего изобретения заключается в создании эффективного способа производства стальной трубы высокой округлости, не требующего применения повышенного изгибающего усилия (изгибающей нагрузки), а также прессующего штампа для указанного способа.The objective of the present invention is to create an effective method for the production of steel pipes of high roundness, which does not require the use of increased bending force (bending load), as well as a pressing die for this method.
Решение проблемыSolution
Настоящим изобретением предлагается способ производства стальной трубы путем выполнения по меньшей мере одной операции гибки листового материала с загнутыми краевыми участками в направлении по ширине с целью получения заготовки с U-образной формой поперечного сечения, прессования полученной заготовки путем приложения изгибающего усилия с целью формирования открытой трубы с зазором в продольном направлении, и соединения встык торцовых поверхностей зазора открытой трубы, отличающийся тем, что по меньшей мере на части листового материала в процессе гибки создается слегка изогнутый участок с незначительным изгибом по сравнению с другими участками, или неизогнутый участок, на котором изгиб отсутствует, и изгибающее усилие прикладывается к части, находящейся на расстоянии W/4 (где W - ширина листового материала) от центра слегка изогнутого участка или неизогнутого участка в направлении к боковой кромке листового материала, без ограничения слегка изогнутого участка или неизогнутого участка в процессе прессования заготовки с приданием ее формы открытой трубы. В настоящем описании термин открытая труба служит для обозначения трубной заготовки, т.е. листового материала, которому была придана цилиндрическая форма, с зазором между его боковыми кромками, обращенными друг к другу.The present invention proposes a method for manufacturing a steel pipe by performing at least one bending operation of sheet material with curved edge portions in the width direction in order to obtain a workpiece with a U-shaped cross section, pressing the resulting workpiece by applying a bending force to form an open pipe with a gap in the longitudinal direction, and butt joints of the end surfaces of the gap of the open pipe, characterized in that at least on the part of the sheet material In the bending process, a slightly curved section is created with a slight bend compared to other sections, or a non-curved section, in which there is no bending, and a bending force is applied to the part located at a distance W / 4 (where W is the width of the sheet material) from the center slightly a curved section or a non-curved section towards the lateral edge of the sheet material, without restricting a slightly curved section or a non-curved section in the process of pressing a workpiece to shape the open pipe. In the present description, the term open pipe is used to denote a pipe billet, i.e. sheet material, which was given a cylindrical shape, with a gap between its lateral edges facing each other.
Предлагаемый способ производства стальной трубы вышеуказанной конфигурации имеет следующие отличительные признаки, являющиеся предпочтительными для решения проблемы настоящего изобретения:The proposed method for the production of steel pipes of the above configuration has the following distinctive features, which are preferred to solve the problems of the present invention:
1) Центр слегка изогнутого участка или неизогнутого участка находится на участке, расположенном на расстоянии W/4 от краевого участка листового материала;1) The center of a slightly curved section or a non-curved section is located on a section located at a distance W / 4 from the edge section of the sheet material;
2) Длина слегка изогнутого участка или неизогнутого участка в направлении по ширине листового материала составляет не более 10% ширины листа;2) The length of a slightly curved section or a non-curved section in the direction along the width of the sheet material is not more than 10% of the width of the sheet;
3) При прикладывании изгибающего усилия с целью прессования заготовки, заготовка опирается на деталь, расположенную не на одной линии с линией действия изгибающего усилия, и если угол открытия заготовки, определяемый конструкцией детали, служащей опорой для заготовки, определяется как θs, а угол линии действия приложенного к заготовке изгибающего усилия определяется как θf, то прессование заготовки начинается при условии θf > θs;3) When applying a bending force to compress the workpiece, the workpiece rests on a part located not on the same line with the action line of the bending force, and if the opening angle of the workpiece, determined by the construction of the part serving as a support for the workpiece, is determined as θs, and the angle of the action line the bending force applied to the workpiece is defined as θf, then the pressing of the workpiece begins under the condition θf> θs;
4) Используемый для прессования заготовки прессующий штамп содержит формующую поверхность, которая в процессе прессования заготовки не контактирует со слегка изогнутым участком или неизогнутым участком;4) The pressing die used for pressing the workpiece contains a forming surface that, during the pressing of the workpiece, does not come into contact with a slightly curved section or a non-curved section;
5) В процессе прессования заготовки, изгибающее усилие одновременно прикладывается к участкам, каждый из которых расположен на расстоянии W/4 от центра слегка изогнутого участка или неизогнутого участка в направлении к боковым кромкам листового материала; кроме того,5) In the process of pressing the workpiece, a bending force is simultaneously applied to the sections, each of which is located at a distance W / 4 from the center of the slightly curved section or the non-curved section towards the side edges of the sheet material; Besides,
6) В процессе прессования заготовки, образующий центр прессующего штампа, используемого для прессования заготовки, совпадает с центром заготовки по ширине; и6) In the process of pressing the workpiece, forming the center of the pressing stamp used for pressing the workpiece coincides with the center of the workpiece in width; and
7) В процессе прессования, заготовка удерживается в U-образном положении, в котором ее зазор между боковыми кромками направлен вверх и опирается на центр заготовки по ширине, расположенный в самой нижней точке.7) During the pressing process, the workpiece is held in a U-shaped position, in which its gap between the lateral edges is directed upward and rests on the center of the workpiece in width, located at the lowest point.
Кроме того, настоящим изобретением предлагается прессующий штамп, предпочтительно используемый в вышеуказанном способе производства стальной трубы, отличающийся тем, что данный прессующий штамп содержит два гибочных элемента, между которыми помещают заготовку, каждый из которых содержит формующую поверхность, которая в процессе прессования заготовки не входит в контакт со слегка изогнутым участком или неизогнутым участком.In addition, the present invention provides a pressing die, preferably used in the above method of manufacturing a steel pipe, characterized in that the pressing die comprises two bending elements between which a workpiece is placed, each of which contains a forming surface that is not included in the pressing process of the workpiece contact with a slightly curved portion or a non-curved portion.
Прессующий штамп вышеуказанной конфигурации содержит следующие отличительные признаки, являющиеся предпочтительными для решения проблемы настоящего изобретения:A compression stamp of the above configuration contains the following features that are preferred to solve the problem of the present invention:
1) По меньшей мере один из гибочных элементов содержит дугообразную поверхность, центр по ширине которой совпадает с образующим центром прессующего штампа, и формующую поверхность, содержащую наклонную поверхность, соединенную с обоими краями дугообразной поверхности и направленную в сторону образующего центра прессующего штампа.1) At least one of the bending elements contains an arcuate surface, the center of the width of which coincides with the forming center of the pressing stamp, and a forming surface containing an inclined surface connected to both edges of the curved surface and directed towards the forming center of the pressing stamp.
Кроме того, дугообразная поверхность имеет центральный угол, величина которого составляет не менее 28°, угол, образованный наклонной поверхностью и прямой, пересекающейся с прямой, проходящей через центр по ширине дугообразной формующей поверхности, предпочтительно, составляет не менее 14°, и дугообразная поверхность может иметь радиус, величина которого составляет не более 1,2 диаметра производимой стальной трубы.In addition, the arcuate surface has a central angle of at least 28 °, the angle formed by the inclined surface and a straight line intersecting with a straight line passing through the center along the width of the arcuate forming surface is preferably at least 14 °, and the arcuate surface may have a radius whose value is not more than 1.2 of the diameter of the steel pipe produced.
Полезный эффект изобретения.The beneficial effect of the invention.
В предлагаемом настоящим изобретением способе производства стальной трубы, в случае, когда выполняется по меньшей мере одна операция гибки листовой материал с загнутыми краевыми участками в направлении по ширине с целью получения заготовки с U-образной формой поперечного сечения, прессование полученной заготовки осуществляется путем приложения изгибающего усилия с целью формирования открытой трубы с зазором в продольном направлении, и соединения встык торцовых поверхностей зазора открытой трубы, причем по меньшей мере на части листового материала в процессе гибки создается слегка изогнутый участок с незначительным изгибом по сравнению с другими участками, или неизогнутый участок, на котором изгиб отсутствует, и изгибающее усилие прикладывается к части, находящейся на расстоянии по меньшей мере W/4 (где W - ширина листового материала) от центра слегка изогнутого участка или неизогнутого участка в направлении к боковой кромке листового материала, без ограничения слегка изогнутого участка или неизогнутого участка в процессе прессования заготовки с приданием ей формы открытой трубы. Таким образом, данный способ обеспечивает возможность эффективного формирования стальной трубы высокой округлости с применением относительно небольшого изгибающего усилия.In the method of producing a steel pipe according to the present invention, in the case when at least one bending operation is performed on a sheet material with curved edge portions in the width direction in order to obtain a workpiece with a U-shaped cross-section, the obtained workpiece is pressed by applying a bending force with the aim of forming an open pipe with a gap in the longitudinal direction, and butt jointing the end surfaces of the gap of the open pipe, at least on a part of the sheet During bending, a slightly curved section is created with a slight bend compared to other sections, or a non-bent section without bending, and a bending force is applied to the part at least W / 4 (where W is the width of the sheet material ) from the center of the slightly curved section or non-curved section towards the lateral edge of the sheet material, without restricting the slightly curved section or non-curved section in the process of pressing the workpiece into a shape about open pipe. Thus, this method makes it possible to efficiently form a high-circularity steel pipe using a relatively small bending force.
Согласно вышеуказанному способу производства стальной трубы, поскольку создается слегка изогнутый участок или неизогнутый участок, расположенный на расстоянии W/4 от краевого участка листового материала, в процессе прессования заготовки с U-образной формой поперечного сечения с приданием ей формы открытой трубы, данный участок не ограничивается прессующим штампом, и, таким образом, обеспечивается возможность уменьшения силы реакции при формовке.According to the above method of manufacturing a steel pipe, since a slightly curved section or a non-curved section is created located at a distance W / 4 from the edge section of the sheet material, in the process of pressing a workpiece with a U-shaped cross-section to give it an open pipe shape, this section is not limited pressing stamp, and, thus, it is possible to reduce the reaction force during molding.
В способе производства стальной трубы согласно настоящему изобретению, поскольку длина слегка изогнутого участка или неизогнутого участка в направлении по ширине листового материала составляет не более 10% ширины листа, это дает возможность получения открытой трубы с небольшим зазором между боковыми кромками, при сохранении высокой размерной точности.In the method of manufacturing a steel pipe according to the present invention, since the length of the slightly curved section or the non-curved section in the width direction of the sheet material is not more than 10% of the sheet width, this makes it possible to obtain an open pipe with a small gap between the side edges, while maintaining high dimensional accuracy.
В способе производства стальной трубы согласно настоящему изобретению, в процессе прессования заготовки путем приложения к ней изгибающего усилия, заготовка опирается на элемент, расположенный по меньшей мере на каком-то расстоянии от линии действия изгибающего усилия, и если угол открытия заготовки, определяемый конструкцией детали, служащей опорой для заготовки, определяется как θs, а угол линии действия приложенного к заготовке изгибающего усилия определяется как θf, то процесс прессования заготовки начинается при условии θf > θs, так что при деформировании слегка изогнутого участка или неизогнутого участка данный участок отклоняется наружу.In the method of manufacturing a steel pipe according to the present invention, in the process of pressing a workpiece by applying a bending force thereto, the workpiece is supported by an element located at least at some distance from the action line of the bending force, and if the opening angle of the workpiece determined by the construction of the part, serving as a support for the workpiece, is determined as θs, and the angle of the line of action of the bending force applied to the workpiece is determined as θf, then the process of pressing the workpiece begins under the condition θf> θs, so that when a slightly bent section or a non-bent section is deformed, this section deviates outward.
В способе производства стальной трубы согласно настоящему изобретению, в процессе прессования заготовки, поскольку используется прессующий штамп, содержащий формующую поверхность, не контактирующую со слегка изогнутым участком или неизогнутым участком, это дает возможность осуществления прессования со снижением изгибающего усилия.In the method for manufacturing a steel pipe according to the present invention, in the process of pressing a workpiece, since a pressing die is used that contains a forming surface that is not in contact with a slightly curved portion or a non-curved portion, this enables compression to be performed with a reduction in bending force.
В способе производства стальной трубы согласно настоящему изобретению, поскольку в процессе прессования заготовки изгибающее усилие одновременно прикладывается к участкам (двум участкам), каждый из которых расположен на расстоянии W/4 от центра слегка изогнутого участка или неизогнутого участка в направлении к боковым кромкам листового материала, не образуется смещение боковых кромок открытой трубы относительно друг друга.In the method of manufacturing a steel pipe according to the present invention, since in the process of pressing the workpiece, a bending force is simultaneously applied to the sections (two sections), each of which is located at a distance W / 4 from the center of the slightly curved section or the non-curved section towards the side edges of the sheet material, no displacement of the lateral edges of the open pipe relative to each other is formed.
В способе производства стальной трубы согласно настоящему изобретению, поскольку образующий центр прессующего штампа, используемого в процессе прессования заготовки, совпадает с центром по ширине заготовки, это дает возможность равномерного сгибания участков, соответствующих боковым кромкам открытой трубы с левой и правой стороны, и большое смещение боковых кромок не возникает.In the method of manufacturing a steel pipe according to the present invention, since the forming center of the pressing die used in the pressing process of the workpiece coincides with the center along the width of the workpiece, this makes it possible to uniformly bend the sections corresponding to the side edges of the open pipe from the left and right sides, and a large displacement of the side edges do not occur.
В способе производства стальной трубы согласно настоящему изобретению, поскольку заготовка удерживается в U-образном положении и опирается своей нижней частью (центральной частью заготовки по ширине), это обеспечивает возможность симметричного деформирования заготовки на границе центра в направлении по ширине, что дает возможность получения открытой трубы высокой округлости.In the method of manufacturing a steel pipe according to the present invention, since the workpiece is held in a U-shape and supported by its lower part (the central part of the workpiece in width), this allows symmetrical deformation of the workpiece at the center boundary in the width direction, which makes it possible to obtain an open pipe high roundness.
Прессующий штамп, используемый в способе производства стальной трубы согласно настоящему изобретению, содержит два гибочных элемента, между которыми помещают заготовку, и формующую поверхность с формой поперечного сечения, которая обеспечивает, что в процессе прессования заготовки с помощью гибочного элемента данная формующая поверхность не входит в контакт со слегка изогнутым участком или неизогнутым участком. Таким образом, сила реакции при формовке уменьшается, что обеспечивает возможность эффективного производства стальной трубы.The pressing die used in the method of manufacturing a steel pipe according to the present invention contains two bending elements between which the workpiece is placed, and a forming surface with a cross-sectional shape, which ensures that during the pressing of the workpiece using the bending element, this forming surface does not come into contact with a slightly curved portion or a non-curved portion. Thus, the reaction force during molding is reduced, which makes it possible to efficiently produce steel pipe.
Кроме того, поскольку прессующий штамп согласно настоящему изобретению содержит гибочные элементы, по меньшей мере один из которых имеет дугообразную поверхность, центр по ширине которой совпадает с образующим центром прессующего штампа, и формующую поверхность с наклоном, соединяющуюся с каждым из обоих краев дугообразной поверхности и направленную в сторону образующего центра прессующего штампа, это дает возможность получения стальной трубы высокой округлости без образования смещения боковых кромок.In addition, since the pressing stamp according to the present invention contains bending elements, at least one of which has an arcuate surface, the center of the width of which coincides with the forming center of the pressing stamp, and a forming surface with a slope connected to each of both edges of the arcuate surface and directed in the direction of the forming center of the pressing stamp, this makes it possible to obtain a steel pipe of high roundness without the formation of a displacement of the side edges.
В прессующем штампе согласно настоящему изобретению, когда центральный угол дугообразной поверхности составляет не менее 28°, и угол между наклонной поверхностью и прямой, пересекающейся с прямой, проходящей через центр по ширине дугообразной формующей поверхности, составляет не менее 14°, в процессе прессования заготовки, обеспечивается надежная возможность деформации слегка изогнутого участка или неизогнутого участка с отклонением наружу.In the pressing die according to the present invention, when the central angle of the arcuate surface is at least 28 °, and the angle between the inclined surface and the straight line intersecting with the straight line passing through the center along the width of the arcuate molding surface is at least 14 °, during the pressing of the workpiece, it provides reliable possibility of deformation of a slightly curved section or a non-curved section with a deflection outward.
Кроме того, в прессующем штампе согласно настоящему изобретению, слегка изогнутый участок или неизогнутый участок не ограничивается формующей поверхностью прессующего штампа, поскольку дугообразная поверхность имеет диаметр, не превышающий 1,2 диаметра производимой стальной трубы в процессе прессования заготовки, благодаря чему достигается уменьшение силы реакции при формовке.In addition, in the pressing die according to the present invention, the slightly curved portion or the non-curved portion is not limited to the forming surface of the pressing die, since the arcuate surface has a diameter not exceeding 1.2 of the diameter of the steel pipe produced during the pressing of the workpiece, thereby reducing the reaction force when molding.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
Фиг. 1 - схема предпочтительных пуансона и матрицы, используемых при создании заготовки, имеющей U-образную форму поперечного сечения.FIG. 1 is a diagram of preferred punch and die used to create a blank having a U-shaped cross section.
Фиг. 2 - схема предпочтительного прессующего штампа, используемого для формовки открытой трубы.FIG. 2 is a diagram of a preferred pressing die used for forming an open pipe.
Фиг. 3 - схема операций формовки листового материала с получением заготовки с U-образной формой поперечного сечения.FIG. 3 is a flowchart of forming sheet material to obtain a blank with a U-shaped cross section.
Фиг. 4 - схема в увеличенном масштабе поперечного сечения заготовки с U-образной формой поперечного сечения.FIG. 4 is an enlarged cross-sectional diagram of a blank with a U-shaped cross section.
Фиг. 5 - принципиальная схема процесса прессовки заготовки с U-образной формой поперечного сечения с получением открытой трубы.FIG. 5 is a schematic diagram of a process for pressing a workpiece with a U-shaped cross-section to obtain an open pipe.
Фиг. 6 - график зависимости, показывающий отношение между значением индекса округлости к внешнему диаметру и длиной слегка изогнутого участка или неизогнутого участка к ширине листа.FIG. 6 is a graph showing the relationship between the value of the roundness index and the outer diameter and the length of a slightly curved portion or a non-curved portion to the width of the sheet.
Фиг. 7 - график зависимости, показывающий отношение между величиной зазора (мм) и длиной слегка изогнутого участка или неизогнутого участка к ширине листа.FIG. 7 is a graph showing the relationship between the gap (mm) and the length of a slightly curved portion or a non-curved portion to the sheet width.
Фиг. 8 - график зависимости, показывающий отношение между величиной зазора (мм) заготовки с U-образной формой поперечного сечения и длиной слегка изогнутого участка или неизогнутого участка к ширине листа.FIG. 8 is a dependency graph showing the relationship between the gap (mm) of a workpiece with a U-shaped cross section and the length of a slightly curved portion or non-curved portion to the sheet width.
Фиг. 9 - схема в увеличенном масштабе основных элементов верхней части штампа.FIG. 9 is an enlarged diagram of the main elements of the upper part of the stamp.
Фиг. 10 - график, демонстрирующий соотношение между углом θd формующей поверхности верхней части штампа и направлением θf приложения силы.FIG. 10 is a graph showing the relationship between the angle θd of the forming surface of the upper part of the die and the direction θf of the application of force.
Фиг. 11 - захват металла верхней частью штампа.FIG. 11 - capture of metal by the upper part of the stamp.
Фиг. 12 - схема состояния, при котором образуется зазор между верхней частью штампа и заготовкой.FIG. 12 is a state diagram in which a gap is formed between the upper part of the stamp and the workpiece.
Фиг. 13 - график зависимости, показывающий отношение между радиусом дугового сегмента поверхности верхней части штампа к радиусу стальной трубы и индексом недостаточной деформации FIG. 13 is a graph of the relationship showing the relationship between the radius of the arc segment of the surface of the upper part of the stamp to the radius of the steel pipe and the index of insufficient deformation
Фиг. 14 - график зависимости, показывающий отношение между радиусом дугового сегмента поверхности нижней части штампа к радиусу стальной трубы и усилием формовки к усилию свободного изгиба слегка изогнутого или неизогнутого участка.FIG. 14 is a graph showing the relationship between the radius of the arc segment of the surface of the bottom of the stamp to the radius of the steel pipe and the molding force to the free bending force of a slightly curved or non-curved portion.
Фиг. 15 - схема контакта верхней и нижней частей штампа друг с другом.FIG. 15 is a diagram of the contact of the upper and lower parts of the stamp with each other.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Ниже приводится подробное описание варианта реализации настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи.The following is a detailed description of an embodiment of the present invention with reference to the attached drawings.
На Фиг. 1 и 2 схематично показаны предпочтительные пуансон, матрица, и, соответственно, прессующий штамп, используемые при реализации предлагаемого настоящим изобретением способа производства стальной трубы.In FIG. 1 and 2 schematically show the preferred punch, die, and, accordingly, the pressing stamp used in the implementation of the inventive method for manufacturing a steel pipe.
На Фиг. 1 показаны пуансон и матрица используемые при формовке листового материала с целью получения заготовки с U-образной формой поперечного сечения путем изгибания листового материала в продольном направлении, а на Фиг. 2 изображен прессующий штамп, применяемый при формовке полученной заготовки с целью получения открытой трубы с зазором в продольном направлении путем приложения изгибающего усилия к заготовке с U-образной формой поперечного сечения.In FIG. 1 shows the punch and die used in forming sheet material in order to obtain a blank with a U-shaped cross section by bending the sheet material in the longitudinal direction, and FIG. 2 depicts a pressing die used in molding the resulting preform in order to obtain an open pipe with a gap in the longitudinal direction by applying a bending force to the preform with a U-shaped cross section.
Ссылочной позицией 1 на Фиг. 1 обозначена матрица, установленная в месте, куда подается листовой материал S. Матрица 1 включает в себя левый и правый стержневидные элементы 1a и 1b, служащие опорой для листового материала S в двух местах по направлению подачи; данная матрица обеспечивает возможность изменения расстояния e между указанными стержневидными элементами 1a и 1b в зависимости от размера производимой стальной трубы.
Ссылочной позицией 2 обозначен пуансон, который может перемещаться в направлении к матрице 1 и в сторону от нее. Пуансон 2 содержит головку 2a, имеющую выпуклую в направлении вниз формующую поверхность, которая входит в контакт с листовым материалом S с целью его изгибания и придания ему изогнутой формы, и шток 2b, соединенный с задним (верхним) краем головки 2a пуансона и имеющий такую же ширину для обеспечения поддержки головки 2a пуансона.
Хотя здесь не показана конкретная конструкция штока 2b пуансона, его верхняя часть соединена с приводным устройством, таким как гидравлический цилиндр, и с помощью данного приводного устройства шток 2b пуансона может прилагать изгибающее усилие к головке 2a пуансона. Далее, ссылочной позицией 3 обозначены валки, выполняющие функцию устройства для транспортировки листового материала S.Although the specific construction of the
Кроме того, ссылочной позицией 4 на Фиг. 2 обозначена верхняя часть штампа (гибочный инструмент), а ссылочной позицией 5 обозначена нижняя часть штампа (гибочный инструмент), сопрягающаяся с верхней частью штампа 4. Заготовку (имеющую U-образную форму поперечного сечения), изготовленную с помощью матрицы 1 и пуансона 2, помещают между верхней частью штампа 4 и нижней частью штампа 5, и прикладывают к данной заготовке изгибающее усилие с целью формирования открытой трубы.In addition,
Верхняя часть штампа 4 может содержать дугообразную поверхность 4a, центр по ширине которой совпадает с ее образующим центром, и формующие поверхности (наклонные поверхности) 4b, соединенные с каждой из обеих сторон дугообразной поверхности 4a и наклоненные в сторону образующего центра прессующего штампа. Нижняя часть штампа 5 может содержать формующую поверхность, которая в процессе прессовки заготовки не контактирует со слегка изогнутым участком или неизогнутым участком. Кроме того, верхняя часть штампа 4 может содержать прессующий штамп, имеющий формующую поверхность, которая в процессе прессовки заготовки не контактирует со слегка изогнутым участком или неизогнутым участком. В качестве нижней части штампа 5 также можно применять нижнюю часть, содержащую дугообразную поверхность, центр по ширине которой совпадает с ее образующим центром, и наклонные поверхности, соединенные с каждой из обеих сторон дугообразной поверхности 4a и наклоненные в сторону образующего центра прессующего штампа.The upper part of the
Для формовки используемого в качестве исходного листового материала S и придания ему трубовидной формы, сначала на участках боковых кромок листового материала S выполняется опрессовка края (также называемая краевой гибкой).In order to form the tube used as the initial sheet material S and give it a tubular shape, first, edge crimping (also called edge bending) is performed on the sections of the lateral edges of the sheet material S.
Операция опрессовки края выполняется на краевых участках листа по ширине, которые тяжелее согнуть с помощью матрицы 1 и пуансона 2, что дает возможность получить трубу с высокой степенью округлости.The operation of crimping the edge is performed on the edge sections of the sheet in width, which are harder to bend using the
Следует отметить, что округлость стальной трубы является показателем того, насколько форма поперечного сечения стальной трубы близка к окружности. В частности, для варианта реализации, при котором производимая стальная труба делится на двенадцать равных участком или на двадцать четыре участка в направлении по окружности в любом месте трубы по длине с целью измерения внешнего диаметра в противоположных точках, труба имеет максимальный диаметр Dmax и минимальный диаметр Dmin, и, соответственно, округлость трубы определяется как разность указанных величин, т.е. округлость = Dmax - Dmin. Таким образом, чем величина округлости ближе к 0, тем форма поперечного сечения стальной трубы ближе к идеальной окружности.It should be noted that the roundness of the steel pipe is an indicator of how close the cross-sectional shape of the steel pipe is to the circumference. In particular, for an embodiment in which the steel pipe to be manufactured is divided into twelve equal sections or twenty-four sections in a circumferential direction at any point in the pipe along the length in order to measure the outer diameter at opposite points, the pipe has a maximum diameter D max and a minimum diameter D min , and, accordingly, the roundness of the pipe is determined as the difference of the indicated values, i.e. roundness = D max - D min . Thus, the closer the roundness is to 0, the more the cross-sectional shape of the steel pipe is closer to the ideal circumference.
Листовой материал S с опрессованными краевыми участками помещают на матрицу 1, как показано на Фиг. 1, и производят его изгибание (трехточечную гибку) по всей ширине листа, как показано на Фиг. 3, с периодическим перемещением листового материала S на определенную величину подачи, в результате чего получают заготовку с U-образной формой поперечного сечения в целом.Sheet material S with extruded edge portions is placed on the
В результате данной операции гибки получают заготовку S1, содержащую расположенные на расстоянии W/4 от боковых кромок слегка изогнутые участки (участки с незначительной степенью изгиба) или неизогнутые участки P (участки без изгиба), как показано в увеличенном масштабе на Фиг. 4.As a result of this bending operation, a blank S 1 is obtained containing slightly curved sections (sections with a slight degree of bending) or non-curved sections P (sections without bending) located at a distance W / 4 from the side edges, as shown on an enlarged scale in FIG. four.
Слегка изогнутый участок P можно получать за счет уменьшения величины изгиба, создаваемой пуансоном 2, а неизогнутый участок Р можно получить за счет пропускания операции изгиба с помощью пуансона 2 при одновременном увеличении подачи листового материала S.A slightly bent portion P can be obtained by reducing the amount of bending created by the
На Фиг. 3 более подробно показана схема операций гибки и подачи листового материала S, такого как листовой материал S, предварительно подвергнутый краевой гибке, последовательно сверху вниз в левой колонке, сверху вниз в центральной колонке, и еще раз сверху вниз в правой колонке; при этом на Фиг. 3 стрелками показаны направления движения пуансона 2 и листового материала S во время каждой операции.In FIG. 3 shows in more detail a flow diagram for bending and feeding sheet material S, such as sheet material S preliminarily bent, sequentially from top to bottom in the left column, from top to bottom in the center column, and again from top to bottom in the right column; wherein in FIG. 3, the arrows show the direction of movement of the
В качестве пуансона 2 для гибки листового материала S можно применять пуансон, имеющий практически перевернутую Т-образную форму, у которого ширина головки 2a больше ширины (толщины) штока 2b пуансона. В этом случае, в ходе одной операции можно согнуть более значительную площадь листового материала по сравнению с конфигурацией, при которой ширина головки 2a пуансона практически равна ширине (толщине) штока 2b пуансона, как показано на Фиг. 1, благодаря чему уменьшается продолжительность операций гибки.As the
После получения заготовки S1 с U-образной формой поперечного сечения, с целью придания ей формы открытой трубы производят прессовку данной заготовки S1 с помощью верхней части штампа 4 и нижней части штампа 5, показанных на Фиг. 2.After receiving the blank S 1 with a U-shaped cross-section, in order to give it the shape of an open pipe, this blank S 1 is pressed using the upper part of the
В процессе операции прессовки заготовку S1 устанавливают в U-образное положение, таким образом, что открытый участок направлен вверх, а сама заготовка расположена на нижней части штампа 5, так что ее нижний край, т.е. центр по ширине, становится опорой. Таким образом, как показано на Фиг. 5, верхняя часть штампа 4 прикладывает изгибающее усилие одновременно к двум краевым участкам листового материала S, расположенным на расстоянии W/4 от слегка изогнутых или неизогнутых участков P в сторону боковых кромок.During the pressing operation, the workpiece S 1 is set in a U-shaped position, so that the open area is directed upward, and the workpiece itself is located on the lower part of the
При таком прессовании, поскольку заготовка S1 опирается на нижнюю часть штампа 5 в точке, расположенной по меньшей мере на некотором расстоянии от линии действия изгибающего усилия, а слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P не удерживается прессующим штампом, заготовка S1 принимает трубовидную форму, не требуя чрезмерно большого изгибающего усилия.In such pressing, since the preform S 1 rests on the lower part of the
Что касается нижней части штампа 5, хотя в рассматриваемом варианте реализации используется нижняя часть с формующей поверхностью, которая не удерживает слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P, когда формующая поверхность является дугообразной и имеет вогнутую форму, ее можно получить, используя диаметр больше диаметра производимой стальной трубы. Кроме того, формующая поверхность может быть плоской, и с ней заготовка S1 может входить в линейный контакт.As for the lower part of the
В ходе операции прессования заготовки S1 с приданием ей формы открытой трубы, согласно настоящему изобретению, изгибающее усилие прикладывается по меньшей мере к части, расположенной на расстоянии W/4 от центра слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P. Причина этого заключается в следующем.During the pressing operation of the workpiece S 1 to give it the shape of an open pipe, according to the present invention, a bending force is applied to at least a part located at a distance W / 4 from the center of the slightly curved portion or non-curved portion P. The reason for this is as follows.
Если заготовка S1 в целом имеет круглую форму, изгибающий момент (M) равен
Кроме того, в настоящем изобретении, центр слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P расположен на участке, расположенном на расстоянии W/4 от боковой кромки листового материала S, причина чего будет объяснена ниже.In addition, in the present invention, the center of the slightly curved portion or the non-curved portion P is located in a portion located at a distance W / 4 from the lateral edge of the sheet material S, the reason for which will be explained below.
Как уже указывалось выше, хотя изгибающее усилие, предпочтительно, прикладывается в направлении с отклонением на расстояние W/4 от центра слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P в направлении по ширине листового материала, поскольку его форма изменяется в ходе операции прессовки заготовки S1 с приданием ей формы открытой трубы, положение точки контакта заготовки с верхней частью штампа 4 изменяется, и направление действия изгибающего усилия также изменяется. Если слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P расположен на расстоянии W/4 от боковой кромки листового материала S, точка приложения изгибающего усилия всегда располагается на краевом участке листового материала S, благодаря чему всегда обеспечивается максимальная деформация слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P. Таким образом, это дает возможность производить деформацию слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P с помощью лишь одной операции, без изменения положения изгибания. Кроме того, для обеспечения достаточной деформации слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P, слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P, предпочтительно, расположен на расстоянии W/4± 0,07W от точки приложения изгибающего усилия, т.е. краевого участка листового материала.As already mentioned above, although the bending force is preferably applied in a direction deflected by a distance W / 4 from the center of the slightly curved portion or the non-curved portion P in the width direction of the sheet material, since its shape changes during the pressing operation of the workpiece S 1 to give the shape of the open pipe, the position of the contact point of the workpiece with the upper part of the
Согласно настоящему изобретению, если слегка изогнутый участок имеется в части листового материала S, в частности, в части, содержащей участок, расположенный на расстоянии W/4 от краевого участка листового материала S, или если неизогнутый участок P, в котором изгиб отсутствует, обеспечивается при изгибании листового материала S, длина L (см. Фиг. 4) слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P в направлении по ширине листового материала S, предпочтительно, составляет не более 10% ширины листа. Причина этого заключается в следующем.According to the present invention, if a slightly curved portion is present in a portion of the sheet material S, in particular in a portion containing a portion located W / 4 from the edge portion of the sheet material S, or if the non-curved portion P in which there is no bending is provided bending the sheet material S, the length L (see FIG. 4) of the slightly curved section or the non-curved section P in the width direction of the sheet material S is preferably not more than 10% of the sheet width. The reason for this is as follows.
При приложении изгибающего усилия к заготовке S1 с U-образной формой поперечного сечения, содержащей слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P длиной L, расположенный на расстоянии W/4 от слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P, изгибающий момент воздействует на слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P, и данный участок деформируется.When a bending force is applied to a U-shaped workpiece S 1 having a slightly curved section or a non-curved section P of length L located at a distance W / 4 from the slightly curved section or non-curved section P, the bending moment acts on the slightly curved section or unbent section P, and this section is deformed.
Когда заготовка S1 в целом приобретает круглую форму, изгибающий момент (M) равен
Нами было проведено исследование зависимости отношения величины отклонения от идеальной окружности к внешнему диаметру трубы от отношения длины L слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P заготовки S1 с U-образной формой поперечного сечения к ширине листа для трубы с толщиной стенки 38,1 мм, выполненной из материала стандарта Gr. X65 Американского нефтяного института (АНИ). Как видно из Фиг. 6, величина отклонения возрастает по мере увеличения длины слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P и уменьшения внешнего диаметра. Для трубы с внешним диаметром 559 мм, когда длина слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P превышает 10% ширины листа, величина отклонения составляет более 1,5% внешнего диаметра.We studied the relationship between the ratio of the deviation from the ideal circumference to the outer diameter of the pipe on the ratio of the length L of a slightly curved section or non-curved section P of the workpiece S 1 with a U-shaped cross section to the sheet width for a pipe with a wall thickness of 38.1 mm, made from standard Gr. X65 American Petroleum Institute (ANI). As can be seen from FIG. 6, the magnitude of the deviation increases as the length of the slightly curved portion or the non-curved portion P increases and the outer diameter decreases. For a pipe with an external diameter of 559 mm, when the length of the slightly curved section or non-curved section P exceeds 10% of the sheet width, the deviation is more than 1.5% of the external diameter.
И хотя согласно стандарту АНИ, который является общим стандартом, используемым при производстве труб для магистральных трубопроводов, коэффициент коррекции формы коэффициент экспандирования трубы (т.е. степень увеличения диаметра при экспандировании) составляет около 1,5% в процессе экспандирования трубы после соединения (сварки) кромок продольного зазора, если величина отклонения составляет более 1,5% от внешнего диаметра, точность готовой трубы по размерам может быть недостаточной. Таким образом, в настоящем изобретении, длина L слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P в направлении по ширине листового материала S, предпочтительно, выбирается равной не более 10% ширины листа. Кроме того, с целью обеспечения достаточной пластической деформации слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P, длина L, предпочтительно, выбирается в диапазоне W/4± 0,07 W от направления действия изгибающего усилия.And although according to the ANI standard, which is the general standard used in the production of pipes for main pipelines, the shape correction coefficient of the pipe expansion coefficient (i.e. the degree of increase in diameter during expansion) is about 1.5% in the process of pipe expansion after connection (welding ) the edges of the longitudinal gap, if the deviation is more than 1.5% of the outer diameter, the accuracy of the finished pipe in size may be insufficient. Thus, in the present invention, the length L of the slightly curved portion or the non-curved portion P in the width direction of the sheet material S is preferably selected to be no more than 10% of the width of the sheet. In addition, in order to ensure sufficient plastic deformation of the slightly curved portion or the non-curved portion P, the length L is preferably selected in the range W / 4 ± 0.07 W from the direction of action of the bending force.
Далее, при увеличении длины L слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P, зазор между кромками открытой трубы увеличивается вследствие пружинного эффекта при снятии изгибающего усилия, как это показано на Фиг. 7, и соединение торцовых поверхностей кромок может стать затруднительным, что в некоторых случаях может создавать ограничения.Further, as the length L of the slightly bent portion or the non-bent portion P increases, the gap between the edges of the open pipe increases due to the spring effect when the bending force is removed, as shown in FIG. 7, and the connection of the end surfaces of the edges can become difficult, which in some cases can create limitations.
На Фиг. 8 приведен график, демонстрирующий зависимость величины зазора между боковыми кромками (открытия U-образной формы) заготовки S1 с U-образной формой сечения от длины L слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P. Несмотря на то, что при уменьшении длины L слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P размерная точность повышается, поскольку зазор между боковыми кромками заготовки S1 также уменьшается, когда зазор между боковыми кромками становится меньше ширины пуансона 2, становится невозможно поднять пуансон 2 после конечной операции гибки (последней операции на Фиг. 3), и становится невозможно извлечь заготовку S1 из пресса. Таким образом, нижний предел длины L устанавливают в зависимости от размера применяемого оборудования или размера производимой стальной трубы. Например, при производстве стальной трубы с внешним диаметром 559 мм с помощью пресса с пуансоном 2, имеющим ширину 150 мм, необходимо, чтобы отношение L/W составляло не менее 0,05.In FIG. Figure 8 is a graph showing the dependence of the gap between the lateral edges (opening the U-shape) of the workpiece S 1 with the U-shaped section on the length L of a slightly curved section or non-curved section P. Despite the fact that when the length L is reduced, a slightly curved section or unbuckled portion P dimensional accuracy is improved because the gap between the side edges of the workpiece 1 S also decreases when the gap between the side edges becomes less than the width of the
Согласно настоящему изобретению, если угол открытия, определяемый конструкцией опорной детали, на которой установлена заготовка S1, составляет θs, и угол между направлением действия изгибающего усилия и вертикалью (угол изгибающего усилия) равен θf, прессование заготовки S1 начинается при условии θf > θs. Однако участок, на который опирается заготовка S1, отвечающая данному условию, фактически отсутствует на линии действия изгибающего усилия, и слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P может надежно перемещаться в сторону от центра при воздействии сравнительно небольшого по величине изгибающего усилия.According to the present invention, if the opening angle determined by the construction of the supporting part on which the workpiece S 1 is mounted is θs and the angle between the direction of action of the bending force and the vertical (angle of bending force) is θf, pressing of the workpiece S 1 begins under the condition θf> θs . However, the portion on which the preform S 1 , which meets this condition, rests, is practically absent on the line of action of the bending force, and a slightly curved portion or non-bent portion P can reliably move away from the center when a relatively small bending force is applied.
Далее, если центр заготовки по ширине расположен в нижней части (области, на которой стоит заготовка в U-образном положении, при котором зазор между кромками заготовки обращен вверх, и прямая линия q, проходящая по центру заготовки и симметрично делящая заготовку на две части, считается линией начала отсчета, угол открытия θs заготовки S1 определяется как угол между линией начала отсчета и прямой r, соединяющей центр заготовки по ширине (W/2) с боковой кромкой заготовки S1 (см. Фиг. 5). Кроме того, угол (направление) изгибающего усилия определяется конструкцией прессующего штампа и коэффициентом трения; если угол формующей поверхности прессующего штампа относительно горизонтальной плоскости определяется как угол θd, и коэффициент трения поверхности прессующего штампа - как µ, то угол θf составляет θf = θd - tan-1 (μ) (см. Фиг. 9).Further, if the center of the workpiece in width is located in the lower part (the area on which the workpiece stands in a U-shaped position, in which the gap between the edges of the workpiece is facing up, and a straight line q passing through the center of the workpiece and symmetrically dividing the workpiece into two parts, is considered the reference line, the opening angle θs of the workpiece S 1 is defined as the angle between the reference line and the straight line r connecting the center of the workpiece in width (W / 2) with the side edge of the workpiece S 1 (see Fig. 5). In addition, the angle (direction) of bending force is determined Design of the pressing die and friction, if the angle forming the surface of the pressing punch relative to the horizontal plane is defined as the angle θd, and a coefficient of surface friction of the pressing die - as the μ, θf is the angle θf = θd - tan -1 (μ ) ( see FIG.. 9).
Если формующая поверхность верхней части штампа 4 содержит дугообразную поверхность 4a, центр по ширине которой совпадает с образующим центром O прессующего штампа, и пару формующих поверхностей 4b, соединенных с каждым из краев дугообразной поверхности 4a, и направленных в сторону образующего центра O прессующего штампа, формующая поверхность 4b может представлять собой прямолинейную наклонную поверхность или криволинейную наклонную поверхность.If the forming surface of the upper part of the
Центральный угол θc дугообразной поверхности 4a выбирается равным не менее 28°, и формующая поверхность 4b деформируется таким образом, чтобы наверняка отклонить слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P наружу в процессе прессования заготовки S1. Таким образом, величину угла θd между горизонтальной прямой и прямой, проходящей через центр по ширине дугообразной поверхности 4a, можно выбирать равным не менее 14° (см. Фиг. 2).The central angle θc of the
Ниже мы объясним, почему величину центрального угла θc дугообразной поверхности 4a верхней части штампа 4 следует выбирать не менее 28°. На Фиг. 10 приведен график, иллюстрирующий зависимость направления θf (угла изгибающего усилия) от угла θd формующей поверхности 4b верхней части штампа 4, полученную для типового состояния смазки (в случае, когда коэффициент трения равен 0,1).Below we will explain why the central angle θc of the
Как видно из Фиг. 10, чем больше угол θd формующей поверхности верхней части штампа 4, тем больше направление угол θf изгибающего усилия, и слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P легко отклоняется наружу. Например, когда труба с внешним диаметром 559 мм производится с помощью пресса с пуансоном 2 шириной 150 мм (пример минимального размера в параграфе (0055)), минимальная величина отношения L/W составляет 0,05, и угол открытия θs заготовки S1 равен 9°. В этот момент, если угол θd прессующего штампа не меньше 14°, направление θf усилия больше, чем угол открытия θs заготовки S1. Кроме того, угол открытия θs заготовки S1 геометрически определяется отношением длины L к ширине листа W слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P, и при увеличении отношения L/W, угол открытия θs заготовки S1 также увеличивается. Таким образом, в некоторых случаях может быть необходимо дополнительно увеличить центральный угол θc дугообразной поверхности 4a верхней части штампа 4.As can be seen from FIG. 10, the larger the angle θd of the forming surface of the upper part of the
В то же время, если угол θd формующей поверхности 4b верхней части штампа 4 является большим, открывающаяся часть прессующего штампа становится меньше максимальной ширины заготовки S1 с U-образной формой поперечного сечения, и, как показано на Фиг. 11, поскольку верхняя часть штампа 4 может врезаться в заготовку S1 и "прикусывать" ее, ее верхнее предельное значение устанавливают в зависимости от максимальной ширины заготовки S1.At the same time, if the angle θd of the forming
При прессовании заготовки S1, когда изгибающее усилие одновременно прикладывается к каждой из частей (к двум точкам), находящимся на расстоянии W/4 от слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P в направлении к краям (боковым кромкам заготовки S1) листа S, полезно совместить формующий центр O прессующего штампа, используемого для прессования заготовки S1, с центром по ширине W/2 заготовки S1, благодаря чему можно избежать возникновения ступенчатой разницы по высоте (смещения) между боковыми кромками открытой трубы S2.When pressing the preform S 1 , when a bending force is simultaneously applied to each of the parts (two points) located at a distance W / 4 from the slightly curved portion or the non-curved portion P towards the edges (side edges of the preform S 1 ) of the sheet S, it is useful combine the forming center O of the pressing die used for pressing the workpiece S 1 with the center of the width W / 2 of the workpiece S 1 , thereby avoiding the occurrence of a stepwise height difference (offset) between the side edges of the open pipe S 2 .
Радиус дугообразной поверхности 4a верхней части штампа 4 должен быть не более чем в 1,2 раза больше диаметра производимой стальной трубы. Причина этого заключается в следующем.The radius of the
При малом радиусе дугообразной поверхности 4a верхней части штампа 4, как показано на Фиг. 12, при формовке образуется пространство между верхней частью штампа 4 и заготовкой S1, и существует вероятность возникновения взаимного смещения боковых кромок; минимальное значение вышеуказанного радиуса следует выбирать в зависимости от формы вблизи кромки листа, определяемой технологией опрессовки края, чтобы обеспечивался контакт в диапазоне вблизи толщины листа от кромки листа.With a small radius of the
На Фиг. 13 представлена зависимость между (радиус дугообразной поверхности 4a верхней части штампа 4/ радиус стальной трубы) и индексом (индекс недостаточной деформации) при которой слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P остается в исходном виде (т.е. неизогнутым). При увеличении радиуса дугообразной поверхности 4a верхней части штампа 4, ограничение является недостаточным, и, таким образом, слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P остается в исходном состоянии. Если в качестве опорного значения индекса недостаточной деформации выбрать величину 1,0, то для того, чтобы не превысить данное опорное значение, желательно, чтобы при прессовании радиус дугообразной поверхности 4a верхней части штампа 4 уменьшался не более чем в 1,2 раза от радиуса производимой стальной трубы.In FIG. 13 shows the relationship between (radius of the
Кроме того, если нижняя часть штампа 5a имеет дугообразную поверхность 5a, формующая поверхность которой имеет вогнутую форму, как показано на Фиг. 5, необходимо, чтобы ее диаметр был больше внешнего диаметра производимой стальной трубы, так чтобы форма заготовки S1 с U-образной формой поперечного сечения совпадала с формой прессующего штампа.Furthermore, if the lower part of the
Фиг. 14 - график зависимости отношения усилия формовки к усилию свободного изгиба слегка изогнутого или неизогнутого участка P от отношения радиуса дугообразной поверхности 5a нижней части штампа 5 к радиусу стальной трубы. При малом радиусе дугообразной поверхности 5a нижней части штампа 5, поскольку при прессовании заготовки S1 слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P ограничивается прессующим штампом, усилие формовки увеличивается. В частности, если радиус дугообразной поверхности 5a нижней части штампа 5 меньше 1,05 диаметра производимой стальной трубы, усилие формовки резко возрастает. Таким образом, желательно, чтобы радиус дугообразной поверхности 5a нижней части штампа 5 был не меньше 1,05 диаметра производимой стальной трубы. При выборе радиуса дугообразной поверхности 5a нижней части штампа 5 не меньше 1,07 диаметра производимой стальной трубы, прессование можно выполнять только с усилием, не превышающим в 2 раза усилие, прилагаемое, когда прессуемая заготовка S1 находится в неограниченном состоянии.FIG. 14 is a graph of the relationship between the molding force and the free bending force of a slightly bent or non-bent portion P versus the ratio of the radius of the
При большом радиусе дугообразной поверхности 5a нижней части штампа 5, как показано на Фиг. 15, поскольку контакт с верхней частью штампа 4 неизбежен, желательная интенсивность прессования не достигается, деформация слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P может оказаться недостаточной, или расхождение боковых кромок может увеличиваться, так что форму нижняя часть штампа 5 необходимо выбирать с учетом формы верхней части штампа 4. При использовании нижней части штампа 5 с дугообразной поверхностью 5a вогнутой формы, можно непосредственно использовать матрицу, применяемую при производстве стальной трубы по технологии UO без каких-либо изменений, и отпадает необходимость изготовления матрицы. Однако до тех пор, пока можно избежать ограничения слегка изогнутого участка или неизогнутого участка P, можно использовать нижнюю часть штампа 5 такой же конфигурации, что и верхняя часть штампа 4.With a large radius of the
Далее, хотя в рассматриваемом примере формующая поверхность (наклонная поверхность) 4b выполнена в виде дугообразной поверхности 4a, и формующая поверхность (наклонная поверхность) 4b применяется в качестве верхней части штампа 4, до тех пор, пока при начале процесса прессования выполняется условие θs > θf, можно использовать прессующий штамп с формующей поверхностью, образованной дугообразной поверхностью 5a, как на нижней части штампа 5, и возможные конструкции не ограничиваются рассмотренной конфигурацией.Further, although in the considered example, the forming surface (inclined surface) 4b is made in the form of an
В качестве нижней части штампа 5 можно использовать такую, как матрица 1 на Фиг. 1, которая служит опорой для заготовки S1 в двух точках, т.е. матрицу роллерного типа. Даже при использовании матрицы, поскольку при прессовании слегка изогнутый участок или неизогнутый участок P не ограничивается формующей поверхностью прессующего штампа, заготовке S1 можно придавать трубовидную форму с помощью сравнительно небольшого изгибающего усилия.As the lower part of the
После опрессовки открытой трубы S2 с помощью верхней части штампа 4 и нижней части штампа 5, и смыкания боковых кромок, производится сваривание с помощью сварочного агрегата (соединительного средства), а затем выполняется соответствующее экспандирование полученной стальной трубы.After crimping the open pipe S 2 using the upper part of the
В качестве сварочного агрегата (соединительного средства) используется, например, машина, включающая в себя сварочные установки трех типов, а именно, установку для сварки прихваточным швом, установку для сварки внутренней поверхности и установку для сварки наружной поверхности. В сварочном агрегате установка для сварки внутренней поверхности с помощью формовочных валков непрерывно вводит в близкий контакт друг с другом соединенные встык поверхности трубы и сваривает эти находящиеся в близком контакте поверхности по всей длине.As a welding unit (connecting means), for example, a machine is used that includes three types of welding machines, namely, a tack welding machine, an internal surface welding machine and an external surface welding machine. In the welding unit, the apparatus for welding the inner surface by means of molding rolls continuously introduces end-to-end pipe surfaces into close contact with each other and welds these surfaces in close contact along the entire length.
Затем сшитая труба сваривается (с помощью дуговой сварки под флюсом) со стороны внутренней поверхности с помощью установки для сварки внутренней поверхности, после чего производится ее сваривание (с помощью дуговой сварки под флюсом) со стороны внешней поверхности с помощью установки для сварки наружной поверхности.Then, the crosslinked pipe is welded (using submerged arc welding) from the side of the inner surface using the apparatus for welding the inner surface, after which it is welded (using submerged arc welding) from the outer surface using the installation for welding the outer surface.
Взаимное расположение сварочного агрегата (соединительного средства) и прессующего штампа (верхней части штампа 4 и нижней части штампа 5) для прессования заготовки S1 не имеет особых ограничений и может произвольно изменяться.The relative position of the welding unit (connecting means) and the pressing die (upper part of the
Пример 1Example 1
С целью формирования стальной трубы диаметром 36 дюйм из толстолистовой стали для производства труб для магистральных трубопроводов (марки X60 по классификации АНИ) толщиной 38,1 мм и шириной 2711 мм, данный листовой материал помещали на матрицу с расстоянием 450 мм между стержневидными элементами, и производили его трехточечную прессовую гибку, начиная от точки на расстоянии 1120 мм от центра по ширине листового материала, при подаче листового материала на 224 мм, посредством 11 операций гибки (пять операций гибки с правого края листового материала и пять операций гибки с левого края листового материала), с помощью пуансона с радиусом формующей поверхности 308 мм. В ходе этих операций величину изгиба устанавливали такой, чтобы головка пуансона достигала положения 15,8 мм от линии, соединяющей верхние точки стержневидных элементов, и при этом в ходе одной операции производилось изгибание листа на 30°. Однако в точках на расстоянии 672 мм от центра по ширине листового материала (после третьей подачи с левого края и третьей подачи с правого края), операция изгиба не выполнялась, в результате чего образовывался неизогнутый участок в области от точки 571 мм до точки 795 мм. Затем при удержании заготовки с U-образной формой поперечного сечения, полученной посредством гибки в U-образном положении, таким образом, чтобы открытое отверстие трубной заготовки было направлено вверх, производилось прессование заготовки с приданием ее формы открытой трубы, до тех пор, пока расстояние между крайними точками (верхней точкой части R дугообразной поверхности верхней части прессующего штампа и нижней точкой части R дугообразной поверхности нижней части прессующего штампа) не достигало 880 мм. Прессование осуществлялось с помощью верхней части штампа, содержащей дугообразную поверхность радиусом R = 457,2 мм с центральным углом θc = 60°, и плоскую поверхность, соединенную с дугообразной поверхностью под углом θd = 30°, и нижней части штампа с вогнутой дугообразной поверхностью радиусом R = 502,9 мм. При этом исследовались степень снижения изгибающего усилия прессующего штампа, изменение величины зазора между кромками открытой трубы, величина смещения кромок и округлость стальной трубы после операции сваривания.In order to form a steel pipe with a diameter of 36 inches from plate steel for the production of pipes for main pipelines (ANI grade X60) with a thickness of 38.1 mm and a width of 2711 mm, this sheet material was placed on a matrix with a distance of 450 mm between the rod-shaped elements, and produced its three-point press bending, starting from a point at a distance of 1120 mm from the center along the width of the sheet material, when feeding sheet material at 224 mm, through 11 bending operations (five bending operations from the right edge of the sheet material five operations bending from the left edge of the sheet material) with a punch having a radius forming surface 308 mm. During these operations, the bending value was set so that the punch head reached a position of 15.8 mm from the line connecting the upper points of the rod-shaped elements, and during one operation the sheet was bent by 30 °. However, at points at a distance of 672 mm from the center along the width of the sheet material (after the third feed from the left edge and the third feed from the right edge), the bending operation was not performed, as a result of which an unbent section was formed in the region from the point 571 mm to the point 795 mm. Then, while holding a workpiece with a U-shaped cross-section obtained by bending in a U-shaped position so that the open hole of the tube stock is directed upward, the workpiece is pressed to give it the shape of an open tube, until the distance between extreme points (the upper point of the part R of the curved surface of the upper part of the pressing stamp and the lower point of the part R of the curved surface of the lower part of the pressing stamp) did not reach 880 mm. The pressing was carried out using the upper part of the stamp containing an arched surface of radius R = 457.2 mm with a central angle θc = 60 °, and a flat surface connected to the arched surface at an angle of θd = 30 °, and the lower part of the stamp with a concave arched surface with a radius R = 502.9 mm. In this case, the degree of decrease in the bending force of the pressing die, the change in the gap between the edges of the open pipe, the amount of displacement of the edges and the roundness of the steel pipe after the welding operation were investigated.
В результате, после прессования с приданием U-образной формы в стандартных условиях путем прессования с приданием O-образной формы со степенью сжатия 0,2% с помощью прессующего штампа радиусом R = 452,6 мм согласно настоящему изобретению, при сравнении с обычным способом производства стальной трубы внешним диаметром 36 дюйм и толщиной (толщиной стенки) 38,1 мм, было подтверждено, что изгибающее усилие при прессовке с приданием O-образной формы уменьшается приблизительно на 15% по сравнению с изгибающим усилием при прессовании обычным методом.As a result, after pressing to be U-shaped under standard conditions by pressing to be O-shaped with a compression ratio of 0.2% using a pressing die of radius R = 452.6 mm according to the present invention, when compared with a conventional manufacturing method steel pipe with an external diameter of 36 inches and a thickness (wall thickness) of 38.1 mm, it was confirmed that the bending force when pressed into an O-shape is reduced by about 15% compared to the bending force when pressing by the conventional method.
Кроме того, выяснилось, что можно производить стальную трубу с величиной зазора 21 мм между боковыми кромками открытой трубы, смещением кромок после сваривания (стальной трубы) 0,1 мм, округлостью 5,2 мм и разностью по внешнему диаметру 36 дюйм всего лишь 0,6%.In addition, it turned out that it is possible to produce a steel pipe with a gap of 21 mm between the lateral edges of an open pipe, a displacement of the edges after welding (steel pipe) of 0.1 mm, a roundness of 5.2 mm and a difference in outer diameter of 36 inches is only 0, 6%
Пример 2Example 2
Как и в Примере 1, с целью формирования стальной трубы диаметром 36 дюйм из толстолистовой стали для производства труб для магистральных трубопроводов (марки X60 по классификации АНИ) толщиной 38,1 мм и шириной 2711 мм, данный листовой материал помещали на матрицу с расстоянием 450 мм между стержневидными элементами, и производили его трехточечную прессовую гибку с изгибанием на 30° в ходе одной операции, начиная от точки на расстоянии 1120 мм от центра по ширине листового материала, при подаче листового материала на 224 мм, посредством 11 операций гибки (пять операций гибки с правого края листового материала и пять операций гибки с левого края листового материала), с помощью пуансона с радиусом формующей поверхности 308 мм. В ходе этих операций величину изгиба устанавливали такой, чтобы головка пуансона достигала положения 15,8 мм от линии, соединяющей верхние точки стержневидных элементов, и при этом в ходе одной операции производилось изгибание листа на 30°. Однако в точках на расстоянии 672 мм от центра по ширине листового материала (после третьей подачи с левого края и третьей подачи с правого края), на участке от 571 мм до 795 мм формировали слегка изогнутый участок путем ограничения изгиба величиной 8,8 мм и выполнением изгиба на 10°.As in Example 1, in order to form a steel pipe with a diameter of 36 inches from plate steel for the production of pipes for main pipelines (grade X60 according to ANI classification) with a thickness of 38.1 mm and a width of 2711 mm, this sheet material was placed on a matrix with a distance of 450 mm between the rod-shaped elements, and its three-point press bending was performed with bending by 30 ° during one operation, starting from a point at a distance of 1120 mm from the center along the width of the sheet material, when feeding sheet material by 224 mm, through 11 bending operations (five bending operations from the right edge of the sheet material and five bending operations from the left edge of the sheet material), using a punch with a radius of the forming surface of 308 mm During these operations, the bending value was set so that the punch head reached a position of 15.8 mm from the line connecting the upper points of the rod-shaped elements, and during one operation the sheet was bent by 30 °. However, at points at a distance of 672 mm from the center along the width of the sheet material (after the third feed from the left edge and the third feed from the right edge), a slightly curved section was formed in the area from 571 mm to 795 mm by limiting the bend to 8.8 mm and performing bending by 10 °.
Затем при удержании заготовки с U-образной формой поперечного сечения, полученной посредством гибки в U-образном положении, таким образом, чтобы открытое отверстие трубной заготовки было направлено вверх, производилось прессование заготовки с приданием ее формы открытой трубы, до тех пор, пока расстояние между крайними точками (верхней точкой части R дугообразной поверхности верхней части прессующего штампа и нижней точкой части R дугообразной поверхности нижней части прессующего штампа) не достигало 880 мм. Прессование осуществлялось с помощью верхней части штампа, содержащей дугообразную поверхность радиусом R = 457,2 мм с центральным углом θc = 60°, и плоскую поверхность, соединенную с дугообразной поверхностью под углом θd = 30°, и нижней части штампа с вогнутой дугообразной поверхностью радиусом R = 502,9 мм. При этом исследовались степень снижения изгибающего усилия прессующего штампа, изменение величины зазора между кромками открытой трубы, величина смещения кромок и округлость стальной трубы после операции сваривания.Then, while holding a workpiece with a U-shaped cross-section obtained by bending in a U-shaped position so that the open hole of the tube stock is directed upward, the workpiece is pressed to give it the shape of an open tube, until the distance between extreme points (the upper point of the part R of the curved surface of the upper part of the pressing stamp and the lower point of the part R of the curved surface of the lower part of the pressing stamp) did not reach 880 mm. The pressing was carried out using the upper part of the stamp containing an arched surface of radius R = 457.2 mm with a central angle θc = 60 °, and a flat surface connected to the arched surface at an angle of θd = 30 °, and the lower part of the stamp with a concave arched surface with a radius R = 502.9 mm. In this case, the degree of decrease in the bending force of the pressing die, the change in the gap between the edges of the open pipe, the amount of displacement of the edges and the roundness of the steel pipe after the welding operation were investigated.
В результате, после прессования с приданием U-образной формы в стандартных условиях путем прессования с приданием O-образной формы со степенью сжатия 0,2% с помощью прессующего штампа радиусом R = 452,6 мм согласно настоящему изобретению, при сравнении с обычным способом производства стальной трубы внешним диаметром 36 дюйм и толщиной (толщиной стенки) 38,1 мм, было подтверждено, что изгибающее усилие при прессовке с приданием O-образной формы уменьшается приблизительно на 15% по сравнению с изгибающим усилием при прессовании обычным методом.As a result, after pressing to be U-shaped under standard conditions by pressing to be O-shaped with a compression ratio of 0.2% using a pressing die of radius R = 452.6 mm according to the present invention, when compared with a conventional manufacturing method steel pipe with an external diameter of 36 inches and a thickness (wall thickness) of 38.1 mm, it was confirmed that the bending force when pressed into an O-shape is reduced by about 15% compared to the bending force when pressing by the conventional method.
Выяснилось, что можно производить стальную трубу с величиной зазора 16 мм между боковыми кромками открытой трубы, смещением кромок после сваривания (стальной трубы) 0,1 мм, округлостью 8,2 мм и разностью по внешнему диаметру 36 дюйм всего лишь 0,9%.It turned out that it is possible to produce a steel pipe with a gap of 16 mm between the lateral edges of an open pipe, a displacement of the edges after welding (steel pipe) of 0.1 mm, a roundness of 8.2 mm and a difference in outer diameter of 36 inches is only 0.9%.
Пример 3Example 3
С целью формирования стальной трубы диаметром 42 дюйм из толстолистовой стали для производства труб для магистральных трубопроводов (марки X80 по классификации АНИ) толщиной 44,5 мм, шириной 3180 мм и длиной 12,2 мм, данный листовой материал помещали на матрицу с расстоянием 500 мм между стержневидными элементами, и производили его трехточечную прессовую гибку с помощью пуансона с радиусом формующей поверхности 360 мм, в результате чего получали заготовку с U-образной формой поперечного сечения с различным расположением и длиной неизогнутого участка от краевого участка.In order to form a steel pipe with a diameter of 42 inches from plate steel for the production of pipes for main pipelines (ANI grade X80) 44.5 mm thick, 3180 mm wide and 12.2 mm long, this sheet material was placed on a matrix with a distance of 500 mm between the rod-shaped elements, and its three-point press bending was performed using a punch with a radius of the forming surface of 360 mm, as a result of which a blank with a U-shaped cross-section with a different arrangement and length of the unbent section was obtained and from the edge portion.
Затем нижнюю часть штампа с вогнутой дугообразной поверхностью радиусом R = 609,6 мм устанавливали на стержневидный элемент и производили прессование снаружи полученной с помощью гибки заготовки с U-образной формой поперечного сечения с приданием ее формы открытой трубы, до тех пор, пока расстояние между крайними точками (верхней точкой части R дугообразной поверхности верхней части прессующего штампа и нижней точкой части R дугообразной поверхности нижней части прессующего штампа) не достигало 1027 мм.Then, the lower part of the stamp with a concave arcuate surface with a radius of R = 609.6 mm was mounted on a rod-shaped element and extruded from the billet obtained with bending with a U-shaped cross section into the shape of an open pipe, until the distance between the extreme points (the upper point of the part R of the curved surface of the upper part of the pressing stamp and the lower point of the part R of the curved surface of the lower part of the pressing stamp) did not reach 1027 mm.
При прессовании заготовки с приданием ее формы открытой трубы исследовали изменение изгибающего усилия прессующего штампа, величины зазора между кромками открытой трубы, величину смещения кромок и округлость стальной трубы после операции сваривания. Полученные результаты приведены в Табл. 1 вместе с расположением точки приложения изгибающего усилия и формой заготовки.When pressing a billet with giving it the shape of an open pipe, we studied the change in the bending force of the pressing stamp, the size of the gap between the edges of the open pipe, the amount of displacement of the edges and the roundness of the steel pipe after the welding operation. The results are shown in Table. 1 together with the location of the point of application of the bending force and the shape of the workpiece.
В операциях 2 - 6, при повышении изгибающего усилия к точке, удаленной от неизогнутого участка на расстояние от 0,19 до 0,31 ширины листа, округлость и смещение были хорошими. Однако в ходе операции 1, при расстоянии 0,16 от точки приложения изгибающего усилия до центра неизогнутого участка, т.е. ближе к неизогнутому участку, округлость равна 18,1 мм, что превышает 1,5 % диаметра трубы, и смещение также равно 1,5 мм, что выше, чем в других случаях. In operations 2-6, with increasing bending force to a point remote from the non-bent portion by a distance of 0.19 to 0.31 sheet widths, roundness and offset were good. However, during
Кроме того, при удалении точки приложения изгибающего усилия от неизогнутого участка изгибающее усилие уменьшается.In addition, when the point of application of the bending force is removed from the non-bent portion, the bending force decreases.
В операциях №№ 7 - 10, при расположении неизогнутого участка от краевого участка листа по ширине на расстоянии от 0,28 до 0,19, получали удовлетворительную округлость, но в операции 11, при которой неизогнутый участок располагался близко к краевому участку листа по ширине, полученная округлость составляла 17,1 мм, что превышает 1,5% диаметра производимой стальной трубы.In operations nos. 7–10, when a non-curved section was located from a sheet edge in width at a distance of 0.28 to 0.19, satisfactory roundness was obtained, but in operation 11, in which a non-curved section was located close to the edge of the sheet in width , the resulting roundness was 17.1 mm, which exceeds 1.5% of the diameter of the steel pipe produced.
Кроме того, в операциях №№ 12 - 15, при длине неизогнутого участка не более 0,12 ширины листа, была получена удовлетворительная округлость, но в ходе операции № 16, при которой длина неизогнутого участка была большой, была получена округлость 19,2 мм, что превышает 1,5% диаметра производимой стальной трубы.In addition, in operations nos. 12–15, with a length of a non-curved section not exceeding 0.12 sheet widths, a satisfactory roundness was obtained, but during operation No. 16, in which a long curved section was large, a roundness of 19.2 mm was obtained that exceeds 1.5% of the diameter of the produced steel pipe.
Пример 4Example 4
С целью формирования стальной трубы диаметром 42 дюйм из толстолистовой стали для производства труб для магистральных трубопроводов (марки X80 по классификации АНИ) толщиной 44,5 мм, шириной 3180 мм и длиной 12,2 мм, данный листовой материал помещали на матрицу с расстоянием 500 мм между стержневидными элементами, и производили его трехточечную прессовую гибку с помощью пуансона с радиусом формующей поверхности 360 мм, в результате чего получали заготовку с U-образной формой поперечного сечения с различным расположением и длиной неизогнутого участка от краевого участка.In order to form a steel pipe with a diameter of 42 inches from plate steel for the production of pipes for main pipelines (ANI grade X80) 44.5 mm thick, 3180 mm wide and 12.2 mm long, this sheet material was placed on a matrix with a distance of 500 mm between the rod-shaped elements, and its three-point press bending was performed using a punch with a radius of the forming surface of 360 mm, as a result of which a blank with a U-shaped cross-section with a different arrangement and length of the unbent section was obtained and from the edge portion.
Затем при удержании заготовки с U-образной формой поперечного сечения, полученной посредством гибки в U-образном положении, таким образом, чтобы открытое отверстие трубной заготовки было направлено вверх, производилось прессование заготовки с приданием ее формы открытой трубы, до тех пор, пока расстояние между крайними точками (верхней точкой части R дугообразной поверхности верхней части прессующего штампа и нижней точкой части R дугообразной поверхности нижней части прессующего штампа) не достигало 1027 мм. Прессование осуществлялось с помощью верхней части штампа, содержащей дугообразную поверхность радиусом R = 533,4 мм с центральным углом θc = 60°, и плоскую поверхность, соединенную с дугообразной поверхностью под углом θd = 30°, и нижней части штампа с вогнутой дугообразной поверхностью радиусом R = 609,6 мм, в положении, при котором верхняя часть штампа находилась в контакте с обоими краевыми участками листа по ширине. При этом исследовались степень снижения изгибающего усилия прессующего штампа, изменение величины зазора между кромками открытой трубы, величина смещения кромок и округлость стальной трубы после операции сваривания. Полученные результаты приведены в Табл. 2 вместе с расположением точки приложения изгибающего усилия и формой заготовки. Одинаковые формы, что и в Примере 3, обозначены одинаковыми номерами.Then, while holding a workpiece with a U-shaped cross-section obtained by bending in a U-shaped position so that the open hole of the tube stock is directed upward, the workpiece is pressed to give it the shape of an open tube, until the distance between extreme points (the upper point of the part R of the curved surface of the upper part of the pressing stamp and the lower point of the part R of the curved surface of the lower part of the pressing stamp) did not reach 1027 mm. The pressing was carried out using the upper part of the stamp containing an arched surface of radius R = 533.4 mm with a central angle θc = 60 °, and a flat surface connected to the arched surface at an angle of θd = 30 °, and the lower part of the stamp with a concave arched surface of radius R = 609.6 mm, in a position in which the upper part of the stamp was in contact with both edge sections of the sheet in width. In this case, the degree of decrease in the bending force of the pressing die, the change in the gap between the edges of the open pipe, the amount of displacement of the edges and the roundness of the steel pipe after the welding operation were investigated. The results are shown in Table. 2 together with the location of the point of application of the bending force and the shape of the workpiece. The same forms as in Example 3 are denoted by the same numbers.
В операциях №№ 7 - 10, при расположении неизогнутого участка на расстоянии от 0,28 до 0,19 от краевого участка листа по ширине, была получена удовлетворительная округлость. Однако в операции № 11, при которой неизогнутый участок был расположен близко к краевому участку листа по ширине, округлость составляла 16,5 мм, что превышает 1,5% диаметра производимой стальной трубы.In operations nos. 7 to 10, when the non-curved section was located at a distance of 0.28 to 0.19 from the edge of the sheet in width, a satisfactory roundness was obtained. However, in operation No. 11, in which the non-bent section was located close to the edge section of the sheet in width, the roundness was 16.5 mm, which exceeds 1.5% of the diameter of the steel pipe produced.
Кроме того, в операциях №№ 12-15, в которых длина неизогнутого участка не превышала 0,12 ширины листа, была получена удовлетворительная округлость. Однако в операции № 16, при которой длина неизогнутого участка была большой, округлость составляла 17,1 мм, что превышает 1,5% диаметра производимой стальной трубы. Кроме того, все величины смещения не превышают 0,2 мм, что меньше, чем в Примере 3, в котором изгиб производился с каждого края по отдельности.In addition, in operations Nos. 12-15, in which the length of the unbent section did not exceed 0.12 of the sheet width, a satisfactory roundness was obtained. However, in operation No. 16, in which the length of the unbent section was large, the roundness was 17.1 mm, which exceeds 1.5% of the diameter of the steel pipe produced. In addition, all displacement values do not exceed 0.2 mm, which is less than in Example 3, in which bending was performed from each edge separately.
Пример 5Example 5
С целью формирования стальной трубы диаметром 22 дюйм из толстолистовой стали для производства труб для магистральных трубопроводов (марки X80 по классификации АНИ) толщиной 31,8 мм, шириной 1640 мм и длиной 12,2 мм, данный листовой материал помещали на матрицу с расстоянием 400 мм между стержневидными элементами, и производили его трехточечную прессовую гибку с помощью пуансона с радиусом формующей поверхности 188 мм, в результате чего получали заготовку с U-образной формой поперечного сечения с различным расположением и длиной неизогнутого участка от краевого участка.In order to form a steel pipe with a diameter of 22 inches from plate steel for the production of pipes for main pipelines (ANI grade X80) with a thickness of 31.8 mm, a width of 1640 mm and a length of 12.2 mm, this sheet material was placed on a matrix with a distance of 400 mm between the rod-shaped elements, and its three-point press bending was performed using a punch with a radius of the forming surface of 188 mm, as a result of which a blank with a U-shaped cross-section with a different arrangement and length of the unbent section was obtained and from the edge portion.
Затем нижнюю часть штампа с вогнутой дугообразной поверхностью радиусом R = 330,2 мм устанавливали на стержневидный элемент и производили прессование снаружи полученной с помощью гибки заготовки с U-образной формой поперечного сечения с приданием ее формы открытой трубы, до тех пор, пока расстояние между крайними точками (верхней точкой части R дугообразной поверхности верхней части прессующего штампа и нижней точкой части R дугообразной поверхности нижней части прессующего штампа) не достигало 538 мм.Then, the lower part of the stamp with a concave arcuate surface with a radius of R = 330.2 mm was mounted on a rod-shaped element and extruded from the billet obtained with bending with a U-shaped cross section into the shape of an open pipe, until the distance between the extreme points (the upper point of the part R of the curved surface of the upper part of the pressing stamp and the lower point of the part R of the curved surface of the lower part of the pressing stamp) did not reach 538 mm.
При прессовании заготовки с приданием ее формы открытой трубы исследовали изменение изгибающего усилия прессующего штампа, величины зазора между кромками открытой трубы, величину смещения кромок и округлость стальной трубы после операции сваривания. Полученные результаты приведены в Табл. 3 вместе с расположением точки приложения изгибающего усилия и формой заготовки.When pressing a billet with giving it the shape of an open pipe, we studied the change in the bending force of the pressing stamp, the size of the gap between the edges of the open pipe, the amount of displacement of the edges and the roundness of the steel pipe after the welding operation. The results are shown in Table. 3 together with the location of the point of application of the bending force and the shape of the workpiece.
В операциях 2 - 6, при повышении изгибающего усилия к точке, удаленной от неизогнутого участка на расстояние от 0,19 до 0,31 ширины листа, как округлость, так и смещение были хорошими. Однако в ходе операции № 1, при расстоянии 0,16 от точки приложения изгибающего усилия до центра неизогнутого участка, т.е. ближе к неизогнутому участку, округлость составляла 10,1 мм, что превышает 1,5 % диаметра производимой стальной трубы, и смещение составляло 1,4 мм, что выше, чем в других случаях.In operations 2-6, with increasing bending force to a point remote from the non-bent portion by a distance of 0.19 to 0.31 sheet widths, both roundness and offset were good. However, during operation No. 1, at a distance of 0.16 from the point of application of the bending force to the center of the non-bent portion, i.e. closer to the bent section, the roundness was 10.1 mm, which exceeds 1.5% of the diameter of the steel pipe produced, and the displacement was 1.4 mm, which is higher than in other cases.
Кроме того, при удалении точки приложения изгибающего усилия от неизогнутого участка изгибающее усилие уменьшается. В операциях №№ 7 - 10, при расположении неизогнутого участка от краевого участка листа по ширине на расстоянии от 0,28 до 0,19, получали удовлетворительную округлость, но в операции № 11, при которой неизогнутый участок располагался близко к краевому участку листа по ширине, полученная округлость составляла 10,6 мм, что превышает 1,5% диаметра производимой стальной трубы. Кроме того, в операциях №№ 12 - 14, при длине неизогнутого участка не более 0,12 ширины листа, была получена удовлетворительная округлость, но в ходе операции № 15, при которой длина неизогнутого участка была большой, была получена округлость 11,2 мм, что превышает 1,5% диаметра производимой стальной трубы.In addition, when the point of application of the bending force is removed from the non-bent portion, the bending force decreases. In operations nos. 7–10, when the non-curved section was located at a distance from 0.28 to 0.19 in width from the edge of the sheet, satisfactory roundness was obtained, but in operation No. 11, in which the non-curved section was located close to the edge of the sheet along width, the resulting roundness was 10.6 mm, which exceeds 1.5% of the diameter of the produced steel pipe. In addition, in operations nos. 12 to 14, when the length of the non-curved section was not more than 0.12 of the sheet width, a satisfactory roundness was obtained, but during operation No. 15, in which the length of the non-curved section was large, a roundness of 11.2 mm was obtained that exceeds 1.5% of the diameter of the produced steel pipe.
Пример 6Example 6
С целью формирования стальной трубы диаметром 22 дюйм из толстолистовой стали для производства труб для магистральных трубопроводов (марки X80 по классификации АНИ) толщиной 31,8 мм, шириной 1640 мм и длиной 12,2 мм, данный листовой материал помещали на матрицу с расстоянием 400 мм между стержневидными элементами, и производили его трехточечную прессовую гибку с помощью пуансона с радиусом формующей поверхности 188 мм, в результате чего получали заготовку с U-образной формой поперечного сечения с различным расположением и длиной неизогнутого участка от краевого участка.In order to form a steel pipe with a diameter of 22 inches from plate steel for the production of pipes for main pipelines (ANI grade X80) with a thickness of 31.8 mm, a width of 1640 mm and a length of 12.2 mm, this sheet material was placed on a matrix with a distance of 400 mm between the rod-shaped elements, and its three-point press bending was performed using a punch with a radius of the forming surface of 188 mm, as a result of which a blank with a U-shaped cross-section with a different arrangement and length of the unbent section was obtained and from the edge portion.
Затем при удержании заготовки с U-образной формой поперечного сечения, полученной посредством гибки в U-образном положении, таким образом, чтобы открытое отверстие трубной заготовки было направлено вверх, производилось прессование заготовки с приданием ее формы открытой трубы, до тех пор, пока расстояние между крайними точками (верхней точкой части R дугообразной поверхности верхней части прессующего штампа и нижней точкой части R дугообразной поверхности нижней части прессующего штампа) не достигало 538 мм. Прессование осуществлялось с помощью верхней части штампа, содержащей дугообразную поверхность радиусом R = 279,4 мм с центральным углом θc = 60°, и плоскую поверхность, соединенную с дугообразной поверхностью под углом θd = 30°, и нижней части штампа с вогнутой дугообразной поверхностью радиусом R = 330,2 мм, в положении, при котором верхняя часть штампа находилась в контакте с обоими краевыми участками листа по ширине. При этом исследовались степень снижения изгибающего усилия прессующего штампа, изменение величины зазора между кромками открытой трубы, величина смещения кромок и округлость стальной трубы после операции сваривания. Полученные результаты приведены в Табл. 4 вместе с расположением точки приложения изгибающего усилия и формой заготовки. Одинаковые формы, что и в Примере 5, обозначены одинаковыми номерами.Then, while holding a workpiece with a U-shaped cross-section obtained by bending in a U-shaped position so that the open hole of the tube stock is directed upward, the workpiece is pressed to give it the shape of an open tube, until the distance between extreme points (the upper point of the part R of the curved surface of the upper part of the pressing stamp and the lower point of the part R of the curved surface of the lower part of the pressing stamp) did not reach 538 mm. The pressing was carried out using the upper part of the stamp containing an arched surface of radius R = 279.4 mm with a central angle θc = 60 °, and a flat surface connected to the arched surface at an angle of θd = 30 °, and the lower part of the stamp with a concave arched surface with a radius R = 330.2 mm, in a position in which the upper part of the stamp was in contact with both edge sections of the sheet in width. In this case, the degree of decrease in the bending force of the pressing die, the change in the gap between the edges of the open pipe, the amount of displacement of the edges and the roundness of the steel pipe after the welding operation were investigated. The results are shown in Table. 4 together with the location of the point of application of the bending force and the shape of the workpiece. The same forms as in Example 5 are denoted by the same numbers.
В операциях №№ 7 - 10, при расположении неизогнутого участка на расстоянии от 0,28 до 0,19 от краевого участка листа по ширине, была получена удовлетворительная округлость. Однако в операции № 11, при которой неизогнутый участок был расположен близко к краевому участку листа по ширине, полученная округлость составила 9,8 мм, что превышает 1,5% диаметра производимой стальной трубы. In operations nos. 7 to 10, when the non-curved section was located at a distance of 0.28 to 0.19 from the edge of the sheet in width, a satisfactory roundness was obtained. However, in operation No. 11, in which the non-bent section was located close to the edge section of the sheet in width, the resulting roundness was 9.8 mm, which exceeds 1.5% of the diameter of the steel pipe produced.
Кроме того, в операциях №№ 12-14, в которых длина неизогнутого участка не превышала 0,12 ширины листа, была получена удовлетворительная округлость. Однако в операции № 15, при которой длина неизогнутого участка была большой, округлость составляла 10,1 мм, что превышает 1,5% диаметра производимой стальной трубы. Кроме того, все величины смещения не превышают 0,3 мм, что меньше, чем в Примере 3, в котором изгиб производился с каждого края по отдельности.In addition, in operations Nos. 12-14, in which the length of the non-curved portion did not exceed 0.12 of the sheet width, a satisfactory roundness was obtained. However, in operation No. 15, in which the length of the unbent section was large, the roundness was 10.1 mm, which exceeds 1.5% of the diameter of the steel pipe produced. In addition, all displacement values do not exceed 0.3 mm, which is less than in Example 3, in which bending was performed from each edge separately.
Пример 7Example 7
С целью формирования стальной трубы диаметром 36 дюйм из толстолистовой стали для производства труб для магистральных трубопроводов (марки X60 по классификации АНИ) толщиной 38,1 мм, шириной 2711 мм и длиной 12,2 мм, данный листовой материал помещали на матрицу с расстоянием 450 мм между стержневидными элементами, и производили его трехточечную прессовую гибку с помощью пуансона с радиусом формующей поверхности 308 мм, в результате чего получали заготовку с U-образной формой поперечного сечения с неизогнутыми участками длиной 109 мм и 224 мм, расположенных на расстоянии около 683 мм от краевых участков.In order to form a steel pipe with a diameter of 36 inches from plate steel for the production of pipes for main pipelines (ANI grade X60) 38.1 mm thick, 2711 mm wide and 12.2 mm long, this sheet material was placed on a matrix with a distance of 450 mm between the rod-shaped elements, and its three-point press bending was performed using a punch with a radius of the forming surface of 308 mm, as a result of which a workpiece with a U-shaped cross-section with unbent sections 109 mm and 224 mm long was arranged, located GOVERNMENTAL at a distance of 683 mm from the edge portions.
Затем при удержании заготовки с U-образной формой поперечного сечения, полученной посредством гибки в U-образном положении, таким образом, чтобы открытое отверстие трубной заготовки было направлено вверх, производилось прессование заготовки с приданием ее формы открытой трубы, до тех пор, пока расстояние между крайними точками (верхней точкой части R дугообразной поверхности верхней части прессующего штампа и нижней точкой части R дугообразной поверхности нижней части прессующего штампа) не достигало 880 мм. Прессование осуществлялось с помощью верхней части штампа, содержащей дугообразную поверхность радиусом R = 457,2 с различными центральными углами, и плоскую поверхность, соединенную с дугообразной поверхностью, и нижней части штампа с вогнутой дугообразной поверхностью радиусом R = 502,9 мм, в состоянии, при котором верхняя часть штампа находилась в контакте с обоими краевыми участками листа по ширине. При этом исследовались степень снижения изгибающего усилия прессующего штампа, зазор между кромками открытой трубы и округлость стальной трубы после операции сваривания. В Табл. 5 приведены полученные результаты, а также значения длины неизогнутого участка, угла открытия θs заготовки с U-образной формой поперечного сечения, центрального угла верхней части штампа и угла открытия θf изгибающего усилия.Then, while holding a workpiece with a U-shaped cross-section obtained by bending in a U-shaped position so that the open hole of the tube stock is directed upward, the workpiece is pressed to give it the shape of an open tube, until the distance between extreme points (the upper point of the part R of the curved surface of the upper part of the pressing stamp and the lower point of the part R of the curved surface of the lower part of the pressing stamp) did not reach 880 mm. The pressing was carried out using the upper part of the stamp containing an arched surface with a radius R = 457.2 with different central angles, and a flat surface connected to an arched surface, and the lower part of the stamp with a concave arched surface with a radius R = 502.9 mm, in a state in which the upper part of the stamp was in contact with both edge sections of the sheet in width. In this case, the degree of decrease in the bending force of the pressing stamp, the gap between the edges of the open pipe and the roundness of the steel pipe after the welding operation were investigated. In Tab. Figure 5 shows the results obtained, as well as the values of the length of the unbent section, the opening angle θs of the workpiece with a U-shaped cross section, the central angle of the upper part of the punch and the opening angle θf of the bending force.
Таблица 5Table 5
[мм]The length of the bent section
[mm]
[град.]Opening angle θs
[hail.]
[град.]Central angle θc of the upper part of the stamp
[hail.]
[град.]Bending Angle θf
[hail.]
[мм]Edge distance
[mm]
[мм]Roundness
[mm]
В операциях №№ 3, 5 и 6, при условии θf > θs, величина расстояния между кромками также мала, и округлость также хорошая. И наоборот, в операциях №№ 1, 2 и 4, при условии θf < θs, величина расстояния между кромками была большой, а в операциях №№ 1 и 4, величина расстояния между кромками была слишком большой для выполнения сварки. Кроме того, в операции № 2, помимо того, что выполнение сварки было невозможным, округлость составляла 15,7 мм, что превышает 1,5% диаметра производимой стальной трубы.In operations Nos. 3, 5 and 6, provided θf> θs, the distance between the edges is also small, and the roundness is also good. And vice versa, in operations nos. 1, 2 and 4, provided θf <θs, the distance between the edges was large, and in operations nos. 1 and 4, the distance between the edges was too large to perform welding. In addition, in operation No. 2, in addition to the fact that welding was impossible, the roundness was 15.7 mm, which exceeds 1.5% of the diameter of the steel pipe produced.
Пример 8Example 8
С целью формирования стальной трубы диаметром от 28 до 38 дюйм из толстолистовой стали для производства труб для магистральных трубопроводов (марки X60 по классификации АНИ) толщиной 38,1 мм и длиной 12,2 мм, производили трехточечную прессовую гибку данного листового материала, в результате которой получали заготовку с U-образной формой поперечного сечения с неизогнутым участком величиной 0,08 от ширины листа, расположенным на расстоянии около W/4 от краевого участка листа по ширине.In order to form a steel pipe with a diameter of 28 to 38 inches from plate steel for the production of pipes for trunk pipelines (ANI grade X60) with a thickness of 38.1 mm and a length of 12.2 mm, three-point press bending of this sheet material was carried out, as a result of which a blank with a U-shaped cross-section was obtained with an unbent portion of 0.08 of the sheet width located at a distance of about W / 4 from the edge of the sheet in width.
Затем при удержании заготовки с U-образной формой поперечного сечения, полученной посредством гибки в U-образном положении, таким образом, чтобы открытое отверстие трубной заготовки было направлено вверх, производилось прессование заготовки с приданием ее формы открытой трубы, до тех пор, пока расстояние между крайними точками (верхней точкой части R дугообразной поверхности верхней части прессующего штампа и нижней точкой части R дугообразной поверхности нижней части прессующего штампа) не достигало 0,96 величины внешнего диаметра. Прессование осуществлялось с помощью верхней части штампа, содержащей дугообразную поверхность радиусом R = 457,2 мм с центральным углом θc = 60°, и различными радиусами, соединенными с дугообразной поверхностью под углом θd = 30°, и нижней части штампа с вогнутой дугообразной поверхностью радиусом на 50,8 мм больше внешнего диаметра в положении, при котором верхняя часть штампа находилась в контакте с обоими краевыми участками листа по ширине. При этом исследовались изменение изгибающего усилия прессующего штампа, смещение кромок и округлость стальной трубы после операции сваривания. Полученные результаты представлена в Табл. 6 вместе со значениями внешнего диаметра стальной трубы и отношения радиуса верхней части штампа к внешнему радиусу стальной трубы.Then, while holding a workpiece with a U-shaped cross-section obtained by bending in a U-shaped position so that the open hole of the tube stock is directed upward, the workpiece is pressed to give it the shape of an open tube, until the distance between extreme points (the upper point of the part R of the curved surface of the upper part of the pressing stamp and the lower point of the part R of the curved surface of the lower part of the pressing stamp) did not reach 0.96 of the outer diameter. The pressing was carried out using the upper part of the stamp containing an arched surface with a radius R = 457.2 mm with a central angle θc = 60 °, and various radii connected to the arched surface at an angle θd = 30 °, and the lower part of the stamp with a concave arched surface with a radius 50.8 mm larger than the outer diameter in the position in which the upper part of the stamp was in contact with both edge sections of the sheet in width. In this case, the change in the bending force of the pressing stamp, the displacement of the edges and the roundness of the steel pipe after the welding operation were investigated. The results are presented in Table. 6 together with the values of the outer diameter of the steel pipe and the ratio of the radius of the upper part of the stamp to the outer radius of the steel pipe.
Таблица 6Table 6
[мм]Outer diameter of steel pipe
[mm]
[мм]Roundness
[mm]
[мм]Bias
[mm]
В операциях №№ 1-5, в которых отношение радиуса верхней части штампа к внешнему радиусу стальной трубы не превышало 1,2, округлость была хорошей, причем чем меньше было значение вышеуказанного отношения, тем лучше была окружность. Кроме того, в операции № 1, в которой радиус верхней части штампа был меньше внешнего радиуса стальной трубы, смещение было больше, чем в операциях №№ 2-5, в которых величина вышеуказанного отношения составляла не менее 1,0. В то же время, в операции № 6, в которой отношение радиуса верхней части штампа к внешнему радиусу стальной трубы было большим, полученная округлость составила 17,2 мм, что превышает 1,5% диаметра производимой стальной трубы.In operations Nos. 1-5, in which the ratio of the radius of the upper part of the stamp to the outer radius of the steel pipe did not exceed 1.2, the roundness was good, and the smaller the value of the above ratio, the better the circumference. In addition, in operation No. 1, in which the radius of the upper part of the stamp was less than the external radius of the steel pipe, the displacement was greater than in operations No. 2-5, in which the value of the above ratio was not less than 1.0. At the same time, in operation No. 6, in which the ratio of the radius of the upper part of the stamp to the external radius of the steel pipe was large, the resulting roundness was 17.2 mm, which exceeds 1.5% of the diameter of the steel pipe produced.
Пример 9Example 9
С целью формирования стальной трубы диаметром 36 дюйм из толстолистовой стали для производства труб для магистральных трубопроводов (марки X60 по классификации АНИ) толщиной 38,1 мм, шириной 2711 мм и длиной 12,2 мм, данный листовой материал помещали на матрицу с расстоянием 450 мм между стержневидными элементами, и производили его трехточечную прессовую гибку с помощью пуансона с радиусом формующей поверхности 308 мм, в результате чего получали заготовку с U-образной формой поперечного сечения с неизогнутым участком длиной 224 мм, расположенным на расстоянии около 683 мм от краевого участка листа.In order to form a steel pipe with a diameter of 36 inches from plate steel for the production of pipes for main pipelines (ANI grade X60) 38.1 mm thick, 2711 mm wide and 12.2 mm long, this sheet material was placed on a matrix with a distance of 450 mm between the rod-shaped elements, and its three-point press bending was performed using a punch with a radius of the forming surface of 308 mm, as a result of which a workpiece with a U-shaped cross-section with an unbent section of 224 mm long located on p Normal distance of about 683 mm from the edge portion of the sheet.
Затем при удержании заготовки с U-образной формой поперечного сечения, полученной посредством гибки в U-образном положении, таким образом, чтобы открытое отверстие трубной заготовки было направлено вверх, производилось прессование заготовки с приданием ее формы открытой трубы, до тех пор, пока расстояние между крайними точками (верхней точкой части R дугообразной поверхности верхней части прессующего штампа и нижней точкой части R дугообразной поверхности нижней части прессующего штампа) не достигало 880 мм. Прессование осуществлялось с помощью верхней части штампа, содержащей дугообразную поверхность радиусом R = 457,2 мм с центральным углом θc = 60° и различными радиусами R, соединенными с дугообразной поверхностью под углом θd = 30°, и нижней части штампа с вогнутой дугообразной поверхностью с различными радиусами, в состоянии, при котором верхняя часть штампа находилась в контакте с обоими краевыми участками листа по ширине. При этом производилось исследование изгибающего усилия (нагрузки) прессующего штампа. В Табл. 7 иллюстрируется соотношение между деформацией нижней части штампа, отношением радиуса нижней части штампа к внешнему радиусу стальной трубы, и изгибающим усилием.Then, while holding a workpiece with a U-shaped cross-section obtained by bending in a U-shaped position so that the open hole of the tube stock is directed upward, the workpiece is pressed to give it the shape of an open tube, until the distance between extreme points (the upper point of the part R of the curved surface of the upper part of the pressing stamp and the lower point of the part R of the curved surface of the lower part of the pressing stamp) did not reach 880 mm. The pressing was carried out using the upper part of the stamp containing an arched surface of radius R = 457.2 mm with a central angle θc = 60 ° and various radii R connected to the arched surface at an angle of θd = 30 °, and the lower part of the stamp with a concave arched surface with different radii, in a state in which the upper part of the stamp was in contact with both edge sections of the sheet in width. In this case, a study was made of the bending force (load) of the pressing stamp. In Tab. 7 illustrates the relationship between the deformation of the bottom of the stamp, the ratio of the radius of the bottom of the stamp to the outer radius of the steel pipe, and the bending force.
Таблица 7Table 7
[мм]The radius of the bottom of the stamp
[mm]
[МН]An effort
[MH]
При увеличении радиуса нижней части штампа изгибающее усилие возрастает. В операциях №№ 3 и 4, в которых отношение радиуса нижней части штампа к внешнему радиусу стальной трубы было больше 1,15, контакт с прессующим штампом отсутствовал, и изгибающее усилие составляло не более половины величины изгибающего усилия, полученной в операции № 1.With increasing radius of the lower part of the stamp, the bending force increases. In operations Nos. 3 and 4, in which the ratio of the radius of the lower part of the stamp to the outer radius of the steel pipe was greater than 1.15, there was no contact with the pressing stamp, and the bending force was no more than half the amount of bending force obtained in operation No. 1.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Настоящее изобретение обеспечивает возможность эффективного производства стальной трубы с высокой округлостью без применения чрезмерно высокого давления.The present invention makes it possible to efficiently produce a steel pipe with high roundness without using excessively high pressure.
Используемые обозначения:Notation Used:
1 матрица1 matrix
1a стержневидный элемент1a rod element
1b стержневидный элемент1b rod element
2 пуансон2 punch
2a головка пуансона2a punch head
2b шток пуансона2b punch stock
3 ролик подачи3 feed roller
4 верхняя часть штампа4 stamp top
4a дугообразная поверхность4a arcuate surface
4b формующая поверхность (наклонная поверхность)4b forming surface (inclined surface)
5 нижняя часть штампа5 bottom of the stamp
5a дугообразная поверхность5a arcuate surface
S листовой материалS sheet material
S1 заготовкаS 1 blank
S2 открытая трубаS 2 open pipe
Claims (27)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014237608 | 2014-11-25 | ||
JP2014-237608 | 2014-11-25 | ||
PCT/JP2015/081818 WO2016084607A1 (en) | 2014-11-25 | 2015-11-12 | Method for manufacturing steel pipe and press mold used in said method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2663674C1 true RU2663674C1 (en) | 2018-08-08 |
Family
ID=56074176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017118946A RU2663674C1 (en) | 2014-11-25 | 2015-11-12 | Method of production of steel pipe and pressing die used in this method |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3225321B1 (en) |
JP (1) | JP6015997B1 (en) |
KR (1) | KR20170070155A (en) |
CN (1) | CN107000012B (en) |
BR (1) | BR112017010436B1 (en) |
CA (1) | CA2967914C (en) |
RU (1) | RU2663674C1 (en) |
WO (1) | WO2016084607A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2769596C1 (en) * | 2018-09-14 | 2022-04-04 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Method of making steel pipe and matrix |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2729804C1 (en) * | 2017-03-15 | 2020-08-12 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Matrix and method of making steel pipe |
CN111954580B (en) * | 2018-03-30 | 2022-05-10 | 杰富意钢铁株式会社 | Method and apparatus for bending end of steel plate, and method and apparatus for manufacturing steel pipe |
DE102018211311B4 (en) * | 2018-07-09 | 2020-03-26 | Sms Group Gmbh | Extended regulation of JCO molding press |
CN108994120A (en) * | 2018-08-01 | 2018-12-14 | 上海锆卓船舶设计有限公司 | It is applicable in superhigh intensity, the method for coiling of the small diameter cylinder of ultra-thick steel plates and system |
JP6846761B2 (en) * | 2018-10-19 | 2021-03-24 | フタバ産業株式会社 | Manufacturing method for press equipment and elliptical tubular members |
CN109513763B (en) * | 2019-01-14 | 2024-02-20 | 廊坊中德汽车座椅制造有限公司 | Method for manufacturing U-shaped tube of backrest frame of automobile seat |
JP6966492B2 (en) * | 2019-02-04 | 2021-11-17 | フタバ産業株式会社 | How to make a pipe |
JP7381010B2 (en) * | 2019-10-03 | 2023-11-15 | 株式会社キーレックス | Metal tube forming equipment and metal tube forming method |
WO2022009576A1 (en) | 2020-07-10 | 2022-01-13 | Jfeスチール株式会社 | Steel pipe roundness prediction method, steel pipe roundness control method, steel pipe production method, method for generating steel pipe roundness prediction model, and steel pipe roundness prediction device |
WO2022009575A1 (en) | 2020-07-10 | 2022-01-13 | Jfeスチール株式会社 | Steel pipe roundness prediction model generation method, steel pipe roundness prediction method, steel pipe roundness control method, steel pipe manufacturing method, and steel pipe roundness prediction device |
JP7211461B1 (en) | 2021-09-03 | 2023-01-24 | Jfeスチール株式会社 | Method for Predicting Tension-Compression Reversal Load Behavior of Metal Materials |
CN117732960B (en) * | 2024-01-18 | 2024-08-02 | 无锡超捷汽车连接技术有限公司 | Stop lever former |
KR102666001B1 (en) * | 2024-02-06 | 2024-05-14 | 주식회사 현대알비 | Bending knife removing device for jco steel pipe bending machine |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2479336A (en) * | 1947-03-27 | 1949-08-16 | Hpm Dev Corp | Blankholder press for forming workpieces |
JPS53112260A (en) * | 1977-03-11 | 1978-09-30 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Method and apparatus for manufacturing tihick-walled steel pipe by uoe system |
JPS60130419A (en) * | 1983-12-19 | 1985-07-11 | Taiho Kogyo Co Ltd | Manufacturing device of cylindrical member |
SU1292659A3 (en) * | 1980-08-18 | 1987-02-23 | Сл-Туотанто-Ой (Фирма) | Device for manufacturing metal pipe from sheet |
SU1718714A3 (en) * | 1986-09-27 | 1992-03-07 | Хеш Аг (Фирма) | Method for welded tubes production from tape and device for carrying out the method |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1387199A (en) * | 1920-06-22 | 1921-08-09 | Philadelphia Bronze Bearing & | Method of making tubing |
SE414129B (en) * | 1977-01-11 | 1980-07-14 | Carbox Ab | SEE THE SHAPING OF ROWS FROM A MAIN PLANT TOPIC |
JPS55139117A (en) * | 1979-04-19 | 1980-10-30 | Nippon Steel Corp | Forming method for thick walled uo steel valley |
US4638665A (en) * | 1985-10-03 | 1987-01-27 | Full Vision, Inc. | Tube bender |
JPH11285729A (en) * | 1998-04-01 | 1999-10-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Manufacture of uoe steel tube |
JP4644934B2 (en) * | 2000-12-15 | 2011-03-09 | Jfeスチール株式会社 | UOE pipe manufacturing method |
JP4388767B2 (en) * | 2003-06-30 | 2009-12-24 | 川崎油工株式会社 | Pipe press molding method |
JP4479327B2 (en) * | 2004-04-21 | 2010-06-09 | 住友金属工業株式会社 | Punch device for U press in UOE steel pipe manufacturing process |
CN101898207B (en) * | 2010-07-12 | 2012-05-30 | 燕山大学 | Four-point bending progressive die forming method for large straight seam pipe blank |
CN102151724B (en) * | 2010-11-25 | 2013-01-09 | 电子科技大学 | Pattern design method of straight-seam welded pipe cage-type forming process |
EP2529849B1 (en) * | 2011-05-31 | 2021-03-10 | SMS group GmbH | Device and method for manufacturing slot pipes made of sheet panels |
CN202527584U (en) * | 2012-02-24 | 2012-11-14 | 宝山钢铁股份有限公司 | U-shaped formation bushing die of large-diameter straight welded steel pipe (UOE) |
CN203678902U (en) * | 2013-12-25 | 2014-07-02 | 隆昌山川精密焊管有限责任公司 | Forming machine set for CTA welded pipe |
-
2015
- 2015-11-12 WO PCT/JP2015/081818 patent/WO2016084607A1/en active Application Filing
- 2015-11-12 EP EP15863977.3A patent/EP3225321B1/en active Active
- 2015-11-12 CA CA2967914A patent/CA2967914C/en active Active
- 2015-11-12 JP JP2016518784A patent/JP6015997B1/en active Active
- 2015-11-12 KR KR1020177012910A patent/KR20170070155A/en not_active Application Discontinuation
- 2015-11-12 RU RU2017118946A patent/RU2663674C1/en active
- 2015-11-12 CN CN201580063275.2A patent/CN107000012B/en active Active
- 2015-11-12 BR BR112017010436-9A patent/BR112017010436B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2479336A (en) * | 1947-03-27 | 1949-08-16 | Hpm Dev Corp | Blankholder press for forming workpieces |
JPS53112260A (en) * | 1977-03-11 | 1978-09-30 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Method and apparatus for manufacturing tihick-walled steel pipe by uoe system |
SU1292659A3 (en) * | 1980-08-18 | 1987-02-23 | Сл-Туотанто-Ой (Фирма) | Device for manufacturing metal pipe from sheet |
JPS60130419A (en) * | 1983-12-19 | 1985-07-11 | Taiho Kogyo Co Ltd | Manufacturing device of cylindrical member |
SU1718714A3 (en) * | 1986-09-27 | 1992-03-07 | Хеш Аг (Фирма) | Method for welded tubes production from tape and device for carrying out the method |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2769596C1 (en) * | 2018-09-14 | 2022-04-04 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Method of making steel pipe and matrix |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2016084607A1 (en) | 2017-04-27 |
BR112017010436A2 (en) | 2017-12-26 |
JP6015997B1 (en) | 2016-10-26 |
CN107000012A (en) | 2017-08-01 |
CN107000012B (en) | 2019-08-27 |
BR112017010436B1 (en) | 2021-10-26 |
CA2967914C (en) | 2020-03-24 |
EP3225321A1 (en) | 2017-10-04 |
EP3225321B1 (en) | 2023-08-30 |
CA2967914A1 (en) | 2016-06-02 |
WO2016084607A1 (en) | 2016-06-02 |
EP3225321A4 (en) | 2017-12-27 |
KR20170070155A (en) | 2017-06-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2663674C1 (en) | Method of production of steel pipe and pressing die used in this method | |
RU2650468C2 (en) | Punch for bending pressing | |
RU2621747C1 (en) | Method for producing welded steel pipe | |
JP6721108B2 (en) | Method for manufacturing press die and steel pipe | |
US20140000336A1 (en) | Method of cold forming a piece of sheet metal by bending or press moulding | |
JP5208973B2 (en) | Method and bending press for bending edge band of sheet metal formed into open seam tube | |
JP2005324255A (en) | Method for manufacturing round steel tube | |
EP1698407B1 (en) | Method and device for manufacturing uoe steel tube | |
EP2883627B1 (en) | Method of producing steel pipe | |
JP3860810B2 (en) | Pipe manufacturing equipment | |
JP5541432B1 (en) | Steel pipe manufacturing method | |
EP1792669B1 (en) | Punch device for u-press in uoe steel tube manufacturing process | |
RU2486981C1 (en) | Production of large-diameter welded tubes | |
US20120137748A1 (en) | Method of bending a metal plate | |
JPH11285729A (en) | Manufacture of uoe steel tube | |
KR101382788B1 (en) | Pipe making method and c crimping device | |
JP2007054838A (en) | Method for straightening u-shape steel sheet pile having arm part, with press | |
JP6791397B2 (en) | Manufacturing method of steel pipe and press die | |
RU2745056C1 (en) | Method and device for bending edges of thick steel sheet and method and installation for producing steel pipe | |
JPS58103917A (en) | Manufacture of large diameter square steel pipe | |
JP2002113516A (en) | Method and apparatus for manufacturing special shape tube with helical rugged pattern | |
KR20130071094A (en) | Manufacturing method of big steel pipe | |
JP2004249354A (en) | Method for manufacturing high-strength uoe steel tube | |
JPS6138717A (en) | Straightening method of welding steel pipe | |
JPH0994611A (en) | Production of uoe steel tube |