Машины и агрегаты трубного производства

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

При изготовлении сварных труб образуется наружный и внутренний грат, что ограничивает область их применения. Удаление грата с наружной поверхности труб не представляет трудностей и широко используется на всех трубосварочных станах. Снятие же внутреннего грата приводит к снижению производительности станов, кроме того, этот процесс нельзя контролировать визуально. Решению проблем удаления внутреннего грата посвящены многочисленные исследования в которых были разработаны и опробованы различные способы производства электросварных труб без внутреннего грата.

 Механические гратосниматели. Входящие в состав оборудования трубо- электросварочных станов современные резцовые установки для удаления в трубах внутреннего грата объединены в две схемы: консольные гратосниматели и гратосниматели в виде штанги с опорой внутри трубы.

В данных конструкциях гратоснимателя особое внимание уделяется способу крепления оправок в стойках. Для того чтобы исключить вероятные перемещения режущего инструмента в горизонтальном направлении под действием сил резания, оправка жестко закрепляется на большой длине несколькими болта

ми, либо имеет крепление в двух точках. Такой способ крепления оправки гарантирует совершенно определенное положение резца в трубе относительно шва и сводит к минимуму его возможные отклонения под действием нагрузок в процессе резания.

Консольные гратосниматели характерны простотой конструктивных решений, удачно выполнены с технологической точки зрения в том отноше-нии, что колебания размеров обрабатываемых труб влияют на процесс резания грата в довольно малой степени.

Однако консольные гратосниматели обладают рядом существенных недостатков, связанных с их жесткостью. В расмотренных случаях качество и точность обработки определяются в основном жесткостью гратоснимателя, а жесткость, как известно, зависит от ряда параметров, где при прочих равных условиях основным является длина плеча, на котором прикладывается сила. Таким образом, жесткость консольного гратоснимателя определяется длиной оправки, которая, в свою очередь, диктуется конструктивными особенностями трубоэлектросварочных станов и при самых идеальных условиях равна 550...600 мм, что не позволяет создать достаточно жесткую конструкцию, особенно при малых диаметрах труб. Стремление увеличить жесткость конструкции за счет сокращения длины консоли приводит к технологическому недостатку - к необходимости производить снятие грата сразу же после шовосжи- мающих валков, т.е. при температурах порядка 1100... 1200 °С. При этом в результате активного термического влияния резко сокращается срок службы «резцов.

К недостаткам консольных гратоснимателей можно отнести также неподвижное в процессе резания положение режущего инструмента, что приводит при колебаниях внутренних размеров труб к врезанию резца в тело трубы или наоборот к образованию зазора и, как следствие, к повышенному остатку внутреннего грата.

Рассмотрим гратосниматель, разработанный по второй схеме. Эту группу установок объединяет конструкция резцовой головки и метод ее крепления внутри трубной заготовки. Гратосниматель представляет собой цилиндрический корпус, в верхней части которого расположен режущий инструмент, а в нижней - элемент скольжения или качения с помощью которого он опирается на внутреннюю поверхность трубы. Корпус резцовой головки через соединительное звено неподвижно фиксируется в специальной станине

гратосниматель американской фирмы 'Toder". В верхней части корпуса резцовой головки располагаются резец и две опоры: опора качения - верхний ролик 1 и опора скольжения 2, установленная в одной плоскости с режущим инструментом. В нижней части резцовой головки закреплен опорный ролик 3. Назначение верхних опор - ограничить врезание резца в тело трубы, назначение нижней - воспринимать усилия, действующие на головку в процессе резания грата. Стационарное крепление верхних и нижних опор не позволяет учесть все изменения размеров труб, возникающие в процессе формовки и сварки, что приводит к неравномерному сжатию внутреннего грата.

Более удачную модификацию представляет собой гратосниматель английской фирмы "Stewarts and Loyds limited".

С целью уменьшения влияния колебаний геометрических размеров трубной заготовки на качество резания грата, фирма исключила нижнюю жесткую опору и осуществила поджатие резца к обрабатываемой поверхности винтовыми пружинами сжатия, установив подпружиненные ролики. Использование подпружиненных нижних опорных роликов сводит к минимуму влияние колебаний размеров труб на процесс удаления грата.

Оригинальную конструкцию гратоснимателя разработала фирма "Unated States Steel", применив для поджатая режущего инструмента вместо винтовых пружин сжатия плоскую пружину, изготовленную из листовой рессорной стали. Сборная оправка снабжена регулировочным винтом. Оправка опирается на внутреннюю поверхность трубы жесткими роликами, а поджатие режущего инструмента осуществляется посредством ролика, снабженного плоской пружиной.

Общим недостатком гратоснимателей с подпружиненным нижним опорным роликом можно считать ограниченные возможности создания усилий для поджатая режущего инструмента.

В гратоснимателе, штанга 1 гратоснимателя верхней частью опирается на большой опорный ролик 2 и два малых ролика 5, а нижней частью на опорный ролик 4, резцовая головка 5 соединена шарнирно с общей тягой 6 штифтом 7. Такое крепление удобно тем, что позволяет легко осуществлять смену резцовых головок при использовании установки для удаления грата в трубах различных диаметров. Однако в целом гратосниматель представляет собой жесткую конструкцию аналогичную, рассмотренной выше конструкции фирмы "Ioder" (США), и наделен теми же недостатками.

Существенным недостатком рассмотренных конструкций гратоснимателей является отсутствие механизма для принудительного отвода и подвода резца при остановках стана и авариях. Отсутствие такого механизма приводит к преждевременному износу режущего инструмента и к резкому сокращению срока его службы.

В моделях гратоснимателей последних лет зарубежные конструкторы отказались от неуправляемой схемы механизма поджатая режущего инструмента. Обязательным признаком современности установки для удаления внутреннего грата является наличие механизма, позволяющего осуществлять дистанционное управление положением режущего инструмента. Одним из вариантов такого гратоснимателя является конструкция, предложенная фирмой "Crownprince" (Германия). Она представляет собой резцовую головку, закрепленную с помощью тяги 1 в жесткой стойке. В верхней части головки расположен резец 2, а в нижней расположены соплообразные отверстия 5, по которым непрерывно подается воздух. Воздушная "подушка", образованная в зазоре между корпусом головки и трубой, поджимает резец к обрабатываемой поверхности, благодаря чему осуществляется процесс резания. Система поджатая резца в данной конструкции обладает малой жесткостью, зависящей в большей степени от колебаний давления в воздушной сета.

Фирма "Unated States Steel" (США) запатентовала гратосниматель с механизмом подъема и опускания резца рычажного типа. Подъем и опускание резца осуществляется гидравлическим цилиндром двухстороннего действия, перемещающим роликовую тележку 1. Последняя соединена шар- нирно рычагом 2 с корпусом резцовой головки 5, в верхней части которой установлен режущий инструмент 4.

Несколько видоизмененный гратосниматель с системой ломающихся рычагов, применяется для производства труб без внутреннего грата диаметром 51... 168 мм японской фирмой "Сумитомо киндзоку коге". В оправке гратоснимателя расположен гидравлический цилиндр с системой ломающихся рычагов регулировки положения резцовой головки. Верхняя опора гратоснимателя состоит из двух роликов, а нижняя из опорного ролика.

Наиболее удачной конструкцией можно считать гратосниматель итальянской фирмы "Dalmine", в котором особенно хорошо продумана схема механизма подъема и опускания резца, благодаря чему колебания размеров трубной заготовки не влияют на качество резания грата и глубина врезания резца в тело трубы остается постоянной.

Обобщая типы гратоснимателей, выполненных в виде штанги, на конце которой установлен режущий инструмент, можно сказать, что разработанные по этой схеме конструкции обладают в значительной степени большей жесткостью, чем гратосниматели консольного типа. Характерным для таких конструкции является наличие верхних опорных роликов, ограничивающих врезание резца в тело трубы. Применение механизмов подъема и опускания резца позволяет автоматизировать процесс управления положением режущего инструмента и увеличивает стойкость резцов. Гратосниматели, разработанные по второй схеме, создают предпосылки для удаления внутреннего грата с высокой точностью и в большей степени, чем консольные, отвечают требованиям технологического процесса удаления внутреннего грата.

Серьезный недостаток рассмотренных гратоснимателей заключается в том, что для резцовой головки, воспринимающей усилия резания, опорой служит трубная заготовка, жесткость которой ограничивает пределы использования гратоснимателей, особенно при производстве тонкостенных труб. Кроме того, ухудшаются условия для транспортировки всевозможных инородных тел, попадающих внутрь трубы. Так, непременным спутником производства электросварных труб является окалина и брызги расплавленного металла. При сварке труб в режиме оплавления брызги и всплески выделяются в значительных количествах, их скопление может привести к обрыву штанги гратоснимателя и к дополнительным остановкам стана. Как было отмечено, удаление внутреннего грата резцом в поточной линии трубоэлектросварочных станов в основном определяется стойкостью режущего инструмента. Поэтому небезынтересно рассмотреть установки, конструкция которых позволяет увеличить срок службы режущего инструмента.

гратосниматель немецкой фирмы "Feniks reijaror", осуществляющий удаление внутреннего грата приводными шлифовальными кругами. Шлифовальные круги смонтированы на барабанах, приводимых во вращение сжатым воздухом. Круги устанавливаются ступенчато, последовательно друг за другом, таким образом, чтобы подача на каждый круг была одинаково малой. В корпусе гратоснимателя предусмотрены шариковые опоры /, ограничивающие врезание кругов в тело трубы. Устройство поджимается к обрабатываемой поверхности пневматическими поршнями 2, опирающимися на трубу шариками J. Снятый грат в виде пыли выдувается сжатым воздухом.

Совершенно очевидно, что применение приводных вращающихся кругов, пневматических опор и устройства для выдувания срезанного грата требуют сложной системы воздухоподвода, которая конструктивно может быть выполнена только при условии использования гратоснимателя в трубах больших диаметров.

В штанге гратоснимателя расположены специальные фрезы - насекатели 2 и система шестерен 5, которая нижней частью опирается на пластичную пружину 4. В качестве режущего инструмента использована фреза, приводимая во вращение насекателем через систему зубчатых передач. Насека- тель прижимается пластинчатой пружиной к трубе и за счет усилий трения непрерывно вращается. Отжимающие усилия, возникающие при насекании и резании грата, создают помехи качественному удалению грата. Эти помехи можно исключить, если установить очень жесткую пружину, что при малых размерах труб крайне затруднительно. Зубья фрезы подвержены циклическим силовым и температурным воздействиям, что, как известно, вызывает ускоренное выкрашивание и преждевременный износ режущего инструмента.

Фирма "Ioder" применила для удаления грата неподвижный стационарно закрепленный резец ( 12.35) с плоской нижней опорой. При износе режущей кромки производится остановка стана, резец поворачивается в корпусе головки гратоснимателя на некоторый угол, закрепляется и продолжается удаление грата. Использование кругового резца сокращает время простоя стана в сравнении с временем, затраченным на смену обычного режущего инструмента, и создает благоприятные условия для отвода стружки срезанного грата.

Устройство, разработанное фирмой "Crownprince" (Германия), осуществляет удаление грата набором режущих дисков 1. Диски устанавливаются последовательно друг за другом, закрепляются на одном стержне 2 и имеют различный диаметр режущей кромки, который постоянно возрастает. Последовательное увеличение диаметра режущих кромок дисков позволяет свести к минимуму и равномерно распределить между верхними 3 и нижними 4 опорными роликами усилия, возникающие в процессе резания грата. Диски располагаются относительно центра штанги эксцентрично, ближе к верхней кромке трубы, благодаря чему под режущей головкой увеличивается пространство для отвода стружки. В случае износа диски периодически поворачиваются с помощью дистанционной передачи, состоящей из тяги 5 и червячной пары 6.

Режущим инструментом в конструкции является круговой резец 1. Резец представляет собой заточенную специальным образом фильеру, закрепленную во втулке 2, которая с помощью зубчатой передачи 3 при износе резца поворачивается на некоторый угол. Усилия резания воспринимаются верхним опорным роликом 4 и нижним 5, снабженным винтовой пружиной 6.

простая конструкция гратоснимателя с самовращающимся резцом; вращение резца осуществляется за счет составляющих сил резания грата.

Гратосниматель для удаления внутреннего грата резцом, разработанный во ВНИИметмаше, представляет собой сборную штанг, которая нижней своей частью опирается на внутреннюю поверхность трубы роликом. Ось ролика закреплена в плунжере 2, который перемещается в корпусе 3 и при срезании грата прижимает резец к внутренней поверхности трубы. Масло в рабочую полость цилиндра подается через систему отверстий 4 в штанге гратоснимателя. При отключении гидравлики, пружины 5 выдавливают масло из рабочего цилиндра и убирают нижний опорный ролик в корпус, в результате чего происходит опускание штанги.

Резец 6 крепится к корпусу между верхними опорными роликами 7 и 8. Ролики ограничивают глубину внедрения резца в металл трубы, благодаря чему внутренний грат удаляется с высокой точностью. Ролик 8 снабжен звездочкой 9 для насечки грата. Срезанный грат отводится от резца через направляющее окно 10 и затем удаляется из трубы. Корпус 3 жестко закреплен с ферритодер- жателем 11. Для уменьшения влияния штанги гратоснимателя на процесс нагрева кромок, ферритодержатель выполняется из немагнитной стали. В ферри- тодержателе имеется паз для ферритных колец 12, которые снижают потери мощности в сварочном трансформаторе. Это позволяет использовать гратосниматель для удаления внутреннего грата при сварке труб токами высокой частоты.

Штанга гратоснимателя крепится при помощи стойки одной из клетей формовочного стана с валками открытого калибра. Конструкция стойки позволяет перемещать штангу гратоснимателя в горизонтальном и вертикальном направлениях. Механизм крепления оборудования устройством для поворота штанги в обе стороны относительно шва при любых смещениях. Средняя стойкость резца гратоснимателя составляет 2 ч. На смену резца затрачивают 5...6 мин. Такой гратосниматель не снижает скорость сварки труб, прост и надежен. 

Гратосниматель состоит из протяжки 2, соединительной штанги 5, узла крепления 5 и механизма регулирования б. Крепится он к стойке 4. Протяжка является основным рабочим органом гратоснимателя и представляет собой корпус, на котором крепится вращающийся резец 1 и установлены жесткие 8 и эластичные 72 роликовые опоры. Жесткие опоры служат для ограничения режущей кромки резца от чрезмерного врезания в обрабатываемый металл, а эластичные опоры через рычаги 11 под действием пластичных пружин 10 поджимают резец 1 к внутренней поверхности трубы 9 с силой, необходимой для срезания грата. Кроме того, эластичные опоры позволяют не отводить резец от внутренней поверхности в момент прохождения поперечных сварочных станов или при изменении внутреннего диаметра трубы. На правом конце протяжки размещен насекатель 7, предназначенный для разделения сплошного грата на отдельные элементы.

Важнейший элемент гратоснимателя - высокостойкий роликовый (чашечный) резец, особенностью которого является круговая режущая кромка, непрерывно вращающаяся в процессе резания грата под действием сил резания. Оптимальные рабочие углы резца при наклоне его оси на 30° составляют: переднего от 15 до 18°, заднего от 5 до 7°.

Гратосниматель состоит из резцедержателя 5, имеющего глухое гнездо 12, в которое вставлен резец 9. Резцедержатель подпружинен пружиной 7, установленной в глухом гнезде 8 опоры б. Резец имеет сквозное резьбовое отверстие 10, в которое вкручен опорно- регулировочный винт 11, опирающийся концом в дно гнезда под углом, отличным от 90° не менее чем на угол самоторможения. Кроме гнезда под резец резцедержатель имеет вертикальные гнезда 18, в которые свободно вставлены ограничители 17. На нижней поверхности опоры б выполнены продольные полуоткрытые пазы 14, в которые вставлены вкладыши скольжения 13. Для сочленения резцедержателя 5 и опоры 6 используется ось 4. Кроме того, на опоре выполнен продольный выступ 75, который входит в паз 16 резцедержателя. С помощью хвостовика 7, имеющего резьбу, гратосниматель крепится в линии трубоэлектросварочного стана в штанге 1 и стопорится в требуемом положении от поворачивания винтом 2.

Стабильность удержания резца на линии снятия внутреннего грата, особенно на участках труб с поперечными стыками, обеспечивается за счет повышения жесткости конструкции путем дополнительного сочленения опоры и резцедержателя с помощью продольного выступа 75, расположенного на опоре б, и продольного паза 16 резцедержателя, в который вводится этот выступ.

Ввиду простоты конструкции гратосниматель имеет малые габариты и может быть применен для удаления внутреннего грата в трубах с диаметром 25 мм.

Описанный гратосниматель внедрен на трубоэлектросварочной установке 20 - 76 Северского трубного завода и применяется для удаления грата в трубах диаметром 57 - 70 мм.

Гратосниматель состоит из тяги 4, на которой установлен резцедержатель, выполненный в виде цанги J, на лепестках 2 которой закреплен резец. В корпусе штанги установлен винт 7 с распорной гайкой 8, взаимодействующей своей наружной конической поверхностью с лепестками цанги. Диаметр цанги регулируется вращением гайки. В результате того, что резец крепится на лепестках цанги и имеет геометрическую форму, обеспечивается полное его соприкосновение с внутренней поверхностью трубы б, что повышает качество обработки. Гратосниматель установлен на специальной штанге с ферритовым сердечником 5. Режущая кромка резца расположена на расстоянии 1...2 мм за осью горизонтальных валков двухвалковой обжимной клети.

В процессе работы гратоснимателя величину снятия внутреннего грата регулируют с помощью перемещения по высоте верхнего валка обжимной клети.

Этот гратосниматель опробован на трубоэлектросварочном стане Нижнеднепровского трубопрокатного завода им. К. Либкнехта при удалении внутреннего грата в трубах диаметром от 36 до 60 мм. Результаты его работы при выпуске небольших партий труб удовлетворительные.

Следует отметить, что рассмотренные гратосниматели по своей конструкции значительно сложнее, чем однорезцовые и требуют более тщательного ухода и настройки.

Производство электросварных труб сопровождается наличием внутри них охлаждающих эмульсий, брызг, выплесков и окалины. Все это приводит к частому загрязнению и заклиниванию поворотных механизмов и, как следствие, к дополнительным остановкам трубоэлектросварочных станов. В результате эффективность использования этих гратоснимателей резко падает. В процессе формовки и сварки по различным технологическим причинам часто искажается форма труб. При этом весьма вероятна поломка установки для удаления внутреннего грата.

Восстановление сложных механизмов является дорогостоящей операцией. Кроме того, гратосниматели с вращающимся инструментом имеют дополнительные люфты, вследствие чего они не способны производить удаление грата с высокой точностью. Поэтому, несмотря на определенные преимущества, гратосниматели, обладающие резцами с удлиненной режущей кромкой, пока не нашли широкого применения в трубной промышленности.

  ...вытяжного, насекателя внутреннего грата, наружных гратоснимателей...

Трубосварочная машина состоит из следующих узлов: клети шов- направляющей /, клети сварочной 2, зонта вытяжного, насекателя внутреннего грата, наружных гратоснимателей J...

Производство сварных труб. техническая характеристика...

Сваренные концы рулонов штрипса с помощью тянущих роликов протаскиваются через сварочный аппарат и гратосниматель.Валик шва (грат), образующийся при стыковке...