RU2055659C1

RU2055659C1 - Process of manufacture of superthin polyhedron tubes

Info

Publication number: RU2055659C1
Application number: RU93035223A
Authority: RU
Inventors: А.С. Филичев; В.А. Мальцев; С.Г. Капитонов; Н.И. Арламенков
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1996-03-10

Abstract

FIELD: plastic metal working. SUBSTANCE: proposed process provides for increased quality of manufactured articles by creation of uniform deformation of wall of tube over width of its face. Polyhedron tube with smooth faces is formed from round tube. In this case perimeter and thickness of wall of polyhedron tube remains equal to perimeter and thickness of wall of starting round tube correspondingly. Then polyhedron tube is deformed by cold longitudinal rolling in multiroll stand in polyhedron mandrel which has trapezoid grooves arranged uniformly. Reduction of tube and wall are carried out during longitudinal rolling of polyhedron tube. EFFECT: increased quality of articles. 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению многогранных труб с применением холодной продольной прокатки, и может быть использовано в металлургической и машиностроительной отраслях промышленности при изготовлении многогранных чехловых труб тепловыделяющих сборок атомных реакторов на быстрых нейтронах. The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the manufacture of multifaceted pipes using cold longitudinal rolling, and can be used in the metallurgical and engineering industries in the manufacture of multifaceted jacketed tubes for fuel assemblies of fast neutron reactors.

Известен способ изготовления многогранных труб, при котором осуществляют продольную прокатку круглой трубы в многоугольном валковом калибре на многогранной оправке с продольными канавками а каждой грани [1]
По этому способу изготавливают многогранную трубу с одним ребром большой высоты на каждой ее грани, расположенным внутри и снаружи трубы. Однако такой способ не приемлем для изготовления чехловых труб тепловыделяющих сборок атомных реакторов на быстрых нейтронах, так как для них требуются особотонкостенные трубы с отношением толщины стенки к размеру "под ключ", равным 0,02-0,03. Изготовление таких труб требует прежде всего особых режимов деформации в связи с необходимостью обеспечения их радиационной стойкости. Кроме того, необходимость выполнения тонкой стенки этих труб не позволяет получать высоких ребер на их гранях из-за жестких режимов деформации и в связи с необходимостью выполнения гладких наружных поверхностей для плотного сопряжения их с соседними трубами и экономии объема внутреннего пространства для размещения других конструктивных элементов при сохранении продольной жесткости труб.A known method of manufacturing multifaceted pipes, in which the longitudinal rolling of a round pipe in a polygonal roll gauge on a multifaceted mandrel with longitudinal grooves and each face [1]
According to this method, a multifaceted pipe is made with one rib of great height on each of its faces, located inside and outside the pipe. However, this method is not acceptable for the manufacture of sheath tubes for fuel assemblies of fast-neutron atomic reactors, since they require extra-thin-walled tubes with a wall thickness to turnkey size ratio of 0.02-0.03. The manufacture of such pipes primarily requires special deformation modes due to the need to ensure their radiation resistance. In addition, the need to make a thin wall of these pipes does not allow to obtain high ribs on their faces due to severe deformation modes and due to the need to make smooth outer surfaces for their tight fit with adjacent pipes and to save internal space to accommodate other structural elements when maintaining the longitudinal stiffness of the pipes.

Известен также способ изготовления многогранных труб, включающий предварительную деформацию круглой трубы в многоугольном калибре в многогранную трубу без изменения толщины стенки с гранями, количество которых равно количеству граней готового изделия, и окончательную деформацию в многовалковом калибре на готовый размер [2] Однако получаемые таким способом многогранные трубы не могут быть использованы в качестве чехлов тепловыделяющих сборок атомных реакторов, так как на внутренней поверхности отсутствуют направляющие ребра, которые необходимы для базирования, ориентации и дистанционирования устанавливаемых в трубы тепловыделяющих элементов, чтобы обеспечить равномерную радиационную стойкость стенки трубы по ширине ее грани. There is also known a method of manufacturing multifaceted pipes, including pre-deformation of a circular pipe in a polygonal caliber into a multifaceted pipe without changing the wall thickness with faces equal to the number of faces of the finished product, and the final deformation in a multi-roll caliber to the finished size [2] However, the polyhedral obtained in this way pipes cannot be used as covers for fuel assemblies of nuclear reactors, since there are no guide ribs on the inner surface, which required for deployment, orientation and spacing of the pipe installed in the fuel element to provide a uniform radiation resistance of the pipe wall by the width of its faces.

Кроме того, получаемые таким способом многогранные трубы обладают невысоким качеством в связи с искажениями их формы и размеров. In addition, multifaceted pipes obtained in this way are of low quality due to distortions in their shape and size.

Задачей изобретения является повышение качества труб путем обеспечения получения внутренних ребер одинаковой высоты по ширине их граней. The objective of the invention is to improve the quality of the pipes by ensuring the receipt of the inner ribs of the same height along the width of their faces.

Решение этой задачи обеспечивается тем, что в способе изготовления многогранных труб, включающем предварительную деформацию круглой трубы в многоугольном калибре в многогранную трубу без изменения толщины стенки с гранями, количество которых равно количеству граней готового изделия, и окончательную деформацию в многовалковом калибре на готовый размер, предварительную деформацию осуществляют с сохранением периметра и толщины стенки исходной заготовки, а окончательную деформацию на готовый размер производят холодной продольной прокаткой с редуцированием трубы и обжатием ее стенки на многогранной оправке с равномерно расположенными трапециевидными канавками. The solution to this problem is provided by the fact that in the method of manufacturing multifaceted pipes, including the preliminary deformation of a round pipe in a polygonal caliber into a polyhedral pipe without changing the wall thickness with faces, the number of which is equal to the number of faces of the finished product, and the final deformation in the multi-roll caliber to the finished size, preliminary the deformation is carried out while maintaining the perimeter and wall thickness of the initial billet, and the final deformation to the finished size is performed by cold longitudinal rolling attack with pipe reduction and compression of its wall on a multifaceted mandrel with uniformly located trapezoidal grooves.

Исследования патентной и научно-технической литературы показали, что известные технические решения, обладающие такой же совокупностью существенных признаков, что и предложенный способ, отсутствуют. Таким образом, можно сделать вывод, что заявленный способ отвечает требованиям критерия охраноспособности "новизна". Studies of patent and scientific and technical literature have shown that there are no known technical solutions having the same set of essential features as the proposed method. Thus, we can conclude that the claimed method meets the requirements of the eligibility criterion of "novelty."

Предварительное формообразование многогранной трубы с гладкими гранями с сохранением периметра и толщины стенки исходной заготовки создает благоприятные условия для последующей холодной прокатки трубы с обжатием стенки и ее редуцированием в многоугольном валковом калибре на многогранной оправке с канавками, где деформацию стенки осуществляют равномерно по ширине грани трубы, при этом высота образующихся на ее внутренней поверхности ребер будет одинаковой по ширине грани, что обеспечивает повышение качества изделий за счет повышения точности их формы и размеров. The preliminary shaping of a multifaceted pipe with smooth faces while maintaining the perimeter and wall thickness of the original billet creates favorable conditions for subsequent cold rolling of the pipe with wall compression and its reduction in a polygonal roll gauge on a multifaceted mandrel with grooves, where the wall is deformed uniformly along the width of the pipe face, when the height of the ribs formed on its inner surface will be the same along the width of the face, which ensures improved product quality due to increased I accuracy of their shape and size.

На фиг. 1 изображена исходная заготовка круглая труба; на фиг. 2 полуфабрикат предварительно сформованная многогранная труба с гладкими гранями; на фиг. 3 схема продольной прокатки в многоугольном валковом калибре на многогранной оправке с канавками. In FIG. 1 shows the initial billet round pipe; in FIG. 2 prefabricated preformed multifaceted pipe with smooth edges; in FIG. 3 diagram of a longitudinal rolling in a polygonal roll gauge on a multifaceted mandrel with grooves.

Способ изготовления особотонкостенных многогранных труб заключается в том, что их исходной заготовки в виде круглой трубы 1 диаметром D_о и толщиной стенки S_о формообразуют многогранную трубу 2 с гладкими гранями 3, количество которых равно количеству граней готового изделия. При этом многогранную трубу 2 формообразуют с сохранением периметра Рπ · D_о и толщины стенки S_о исходной заготовки круглой трубы 1, получая размер под ключ" t. Далее полученный полуфабрикат в виде многогранной трубы 2 деформируют холодной продольной прокаткой в многоугольном калибре, образованном валками 4, на многогранной оправке 5 с равномерно расположенными на ее гранях трапециевидными канавками 6. При холодной прокатке многогранной трубы 2 осуществляют редуцирование трубы с получением размера "под ключ" t₁ и обжатие стенки до толщины S₁. После прокатки получают готовое изделие 7, на внутренней поверхности граней которого образованы ребра 8 заданной высоты h.A method of manufacturing particularly thin-walled multifaceted pipes consists in the fact that their initial billet in the form of a round pipe 1 with a diameter D _о and a wall thickness S _о form a polyhedral pipe 2 with smooth faces 3, the number of which is equal to the number of faces of the finished product. In this case, the polyhedral pipe 2 is formed while maintaining the perimeter Рπ · D _о and the wall thickness S _{о of the} initial billet of the round pipe 1, obtaining a turnkey size "t. Next, the resulting semi-finished product in the form of a polyhedral pipe 2 is deformed by cold longitudinal rolling in a polygonal caliber formed by rolls 4 , on a multifaceted mandrel 5 with trapezoid grooves uniformly located on its faces 6. When cold rolling a multifaceted pipe 2, the pipe is reduced to obtain a turnkey size t ₁ and the wall is compressed to a thickness S ₁ . After rolling, the finished product 7 is obtained, on the inner surface of the faces of which ribs 8 of a given height h are formed.

П р и м е р. Для получения шестигранной трубы из стали ЭП-450 (12х13МIБФР-III) с размером "под ключ" 94,5 мм при толщине стенки 2,5 мм использована круглая труба с наружным диаметром 107,5 мм и толщиной стенки 3,5 мм. Из круглой трубы формообразуют шестигранную трубу с гладкими гранями с сохранением периметра Р π · 107,5= 337,7 мм и толщины стенки 3,5 мм исходной заготовки, что дает размер "под ключ" 97,5 мм. Полученный полуфабрикат деформируют холодной продольной прокаткой в калибре, образованном валками, на шестигранной оправке с размером "под ключ" 89,5 мм с шестью продольными трапециевидными канавками глубиной 1,35 мм на каждой ее грани. При прокатке трубу редуцируют до размера "под ключ", равного 94,5 мм, а ее стенку обжимают до толщины 2,5 мм. На внутренней поверхности граней трубы образованы трапециевидные ребра высотой 1,35 мм. PRI me R. To obtain a hexagonal pipe made of EP-450 steel (12x13MIBFR-III) with a turnkey size of 94.5 mm and a wall thickness of 2.5 mm, a round pipe with an outer diameter of 107.5 mm and a wall thickness of 3.5 mm was used. From a round pipe, a hexagonal pipe is formed with smooth edges with a perimeter of P π · 107.5 = 337.7 mm and a wall thickness of 3.5 mm of the original billet, which gives a turnkey size of 97.5 mm. The resulting semi-finished product is deformed by cold longitudinal rolling in a gauge formed by rolls, on a hexagonal mandrel with a turnkey size of 89.5 mm with six longitudinal trapezoidal grooves with a depth of 1.35 mm on each of its faces. During rolling, the pipe is reduced to a turnkey size of 94.5 mm, and its wall is compressed to a thickness of 2.5 mm. 1.35 mm high trapezoidal ribs are formed on the inner surface of the pipe faces.

Изобретение обеспечивает повышение качества изделий за счет повышения точности их формы и размеров, в частности точности формы и размеров внутренних ребер и толщины стенки, что благоприятно сказывается на качестве базирования размещаемых в этих трубах тепловыделяющих элементов и обеспечении равномерной радиационной стойкости стенки трубы по ширине ее грани при использовании труб в качестве чехлов тепловыделяющих сборок атомных реакторов. The invention improves the quality of products by improving the accuracy of their shape and size, in particular the accuracy of the shape and dimensions of the internal ribs and wall thickness, which favorably affects the quality of the base of the fuel elements placed in these pipes and ensuring uniform radiation resistance of the pipe wall along the width of its face when the use of pipes as covers for fuel assemblies of nuclear reactors.

Claims

METHOD FOR PRODUCING SPECIALLY WALLED MULTIPRIPED PIPES, including preliminary deformation of a round pipe in a polygonal caliber into a multifaceted pipe without changing the wall thickness with faces, the number of which is equal to the number of faces of the finished product, and the final deformation in the multi-roll caliber to the finished size, characterized in that the preliminary deformation maintaining the perimeter and wall thickness of the initial billet, and the final deformation to the finished size is performed by cold longitudinal rolling with pipe reduction and compression of its wall on a multifaceted mandrel with evenly spaced trapezoidal grooves.