Анализ проката ОАО "Междуреченский Трубный Завод"

мощность электродвигателя главного привода постоянного тока, 72кВт;

расход эмульсии на стан, 120 л/мин;

число двойных ходов клети в минуту, мах-120, мин-80.

Волочильный стан усилием 15тн.

Назначение.

Волочильный стан усилием 15тн-это стан без оправочного волочения. В процессе волочения на этом стане происходит уменьшение диаметра и некоторое увеличение стенки.

Техническая характеристика.

сила волочения, 15тс;

диаметр готовой трубы, 20-60 мм;

длинна волочения, 15м;

расчетная скорость волочения, 0,75 м/с;

мощность электродвигателя главного привода постоянного тока, 150 кВт;

длинна, 38м;

ширина, 5м.

Трубоволочильный стан “Shevalier” усилием волочения 30 тонн.

Назначение.

Волочение полых профилей (труб) с уменьшением толщины стенки осуществляется через волочильный канал, образованный волокой и оправкой, которая может иметь различную конструкцию и схему закрепления. Волочение труб из концевых длинномерных заготовок осуществляют на станах прямолинейного волочения. По характеру и циклу работы стану прямолинейного волочения можно разделить на периодические, полунепрерывные и непрерывные. Станы прямолинейного волочения периодического действия наиболее распространены в трубных цехах. Волокодержатель оборудован устройством, обеспечивающим смазку волок во время волочения и центровку волок по оси волочения.

Техническая характеристика стана.

усилие волочения 30 тонн;

полезная длина волочения 16 м;

скорость волочения при усилии волочения30 тонн - 8ч60 м/мин;

возможный предел бесступенчатого регулирования скорости посредством агрегата Вард-Леонарда 0-60 м/мин;

нарастание скорости волочения от 8 м/мин до 60 м/мин происходит на расстоянии 1/8 длины протягиваемой трубы в 16 метров;

скорость возврата тележки 180 м/мин;

максимальный наружный диаметр трубной заготовки 75 мм;

минимальный наружный диаметр трубной заготовки 30 мм;

максимальный наружный диаметр готовой трубы 70 мм;

минимальный наружный диаметр готовой трубы 25 мм;

временное сопротивление материала труб 80 кг/ммІ;

мощность главного привода 400 л.с;

производительность стана:

при волочении одной трубы 1000 м/час;

при волочении двух труб 1950 м/час;

при волочении трёх труб 2800 м/час;

Заковочная машина AVS-40 и AVS-25.

Назначение.

Такие машины предназначены для заострения концов труб как в холодном, так и в горячем состоянии. Такие машины обеспечивают заковку головок круглого и складчатого профиля с максимальной степенью деформации до 43%. При комплектации машин AVS загрузочно-разгрузочными механизмами достигается полная автоматизация процесса, что позволяет встраивать этот агрегат в автоматические линии.

Техническая характеристика AVS-40.

усилие деформации, 4х400кН;

число ходов в минуту 710;

максимальный диаметр заготовки при круглой головке, 90 мм;

максимальный диаметр заготовки при головке складчатого профиля, 120 мм;

максимальный диаметр головки, 60 мм;

мощность приводного двигателя станка при 150 об/мин, 22 кВт;

скорость подачи, 0-100мм/с.

Техническая характеристика AVS-25.

усилие деформации, 4х250кН;

число ходов в минуту 800;

максимальный диаметр заготовки при круглой головке, 75мм;

максимальный диаметр заготовки при головке складчатого профиля, 100 мм;

максимальный диаметр головки, 50 мм;

мощность приводного двигателя станка при 150 об/мин, 15кВт;

скорость подачи, 0-70мм/с.

Трубоправильная машина с косо расположенными роликами 20-114.

Назначение.

Много роликовая трубоправильная машина предназначена для предворительной правки, в холодном состоянии, труб из углеродистых и легированных сталей и цветных металлов.

Техническая характеристика.

диаметр выправляемых труб - 20-114 мм;

длина выправляемых труб - минимум 2000мм;

максимальная кривизна трубы на один метр длины - 7-5 мм;

количество валков(роликов) - 9;

скорость правки - 10-100 м/мин;

скорость перемещения верхних и нижнего среднего валков - 0,16 мм/сек;

длина стана - 6640 мм;

ширина стана - 2690 мм;

высота стана - 2275 мм;

масса стана - 12000 кг.

Электропечь с рольганговым подом.

Назначение.

Электропечь с рольганговым подом предназначена для термообработки длинномерных труб из жаропрочных, углеродистых и нержавеющих сталей.

Техническая характеристика.

мощность - 400 кВт;

напряжение сети - 380 В;

число электрических зон - 8;

число тепловых зон - 1;

частота эл.сети - 50 Гц;

рабочая температура печи мах 9300С, мин 990 0С;

атмосфера печи - воздух;

время разогрева до рабочей температуры - 11 часов;

удельный расход электроэнергии - 0,4 кВт*ч/кг;

производительность - 800 кг/час;

возможная скорость транспортирования - 0,2-8 м/мин;

количество тепла выделяемого в цех - 95000 Ккал/час;

допускаемая нагрузка на 1 погонный метр пода - 100 кг;

расчетная скорость транспортировки труб -3,7м/мин;

длина обрабатываемой трубы - 2-7 м;

ширина ряда - до 600 мм;

ширина печи - 4100 мм;

длина печи - 15000 мм;

высота печи - 3000 мм;

вес печи - 61000 кг.

Отрезной станок 6МП-328.

Назначение.

Отрезной станок марки 6МП-328 предназначен для резки труб абразивными кругами без охлаждения.Все узлы станка монтируются на станине. Вращение абразивного круга осуществляется от асинхронного двигателя посредством клиноременной передачи. В качестве режущего инструмента применяются специальные высокоскоростные круги, рассчитанные на скорость вращения - 80 и 50 м/сек. Подача шпиндельной головки осуществляется вручную, зажим трубы - педалью. Для снятия заусенцев используется зенкер, входящий в комплектацию станка.

Техническая характеристика.

диаметр труб подвергаемых резке - 5-60 мм;

толщина стенки труб подвергаемых резке - 0,2-7 мм;

диаметр абразивного диска - 250-300 мм;

толщина абразивного диска - 3 мм;

скорость вращения круга 50-80 м/сек.

Печь с защитной атмосферой.

Назначение.

Термическая проходная печь с роликовым и радиационными трубами и предназначена для термообработки углеродистых и легированных труб в среде азотно-защитного газа.

Техническая характеристика.

сортамент обрабатываемых труб:

диаметр от 14 до 89 мм,

толщина стенки 1ч7 мм,

длина до 14 м;

производительность печи до 4 тн;

топливом для печи является природный газ с теплотворной способностью Qn=7900 ккал/мі;

расход природного газа составляет 220мі/час.

Для осуществления процесса без окислительной термообработки применяется проходная печь, она оборудована следующими основными системами и элементами: радиационные трубы тип РНУ=200 в количестве 22 шт, газопровод природного газа низкого давления для горения и пламени завесы на выходе и входе, азотопровод низкого давления, воздухопровод подачи воздуха к горелкам радиационных труб от вентиляторов ВР-12 системы дымоудаления с дымососом ДН-12, система КИПиА, вытяжной вентиляции.

Режим термообработки труб: нагрев 750-720?C по металлу с последующим охлаждением в камере охлаждения.

Радиационные трубы располагаются над и под роликовым подом. Транспортирование труб через печь осуществляется по роликам в количестве 142 шт. Цапфы роликов водоохлаждаемые. Шаг роликов составляет 348 мм.

Газовые затворы служат для поддержания положительного давления А.З.Г на уровне роликов.

Стан семивалковый правильный для труб диаметром 20-114 мм.

Назначение.

Предназначен для окончательной правки труб.

Техническая характеристика.

сортамент правящихся труб:

минимальный диаметр 20 мм,

максимальный диаметр 114 мм,

минимальная толщина стени 1 мм,

максимальная толщина стенки 10 мм,

предел текучести материала 34 кг/ммІ.

скорость правки труб:

минимальная 0,67 м/сек,

максимальная 2,68 м/сек,

скорость правки при максимальном профиле труб 1 м/сек.

механизм перемещения траверс:

электродвигатель АОС-42-6 N=1,7 кВт, n=860 об/мин,

скорость перемещения траверс 5,35 мм/мин.

валки:

диаметр 220 мм,

длина бочки 330 мм,

диаметр шейки валка 105 мм,

угол поворота валков 24-30?,

общее передаточное число механизма поворота 56.

указатель хода траверс:

каждое деление для большой стрелки соответствует перемещению траверсы на 10 мм,

каждое деление для малой стрелки соответствует перемещению траверсы на 1 мм.

габаритные размеры стана:

длина 9500 мм,

ширина 3500 мм,

высота 2625 мм,

вес 27693,4 кг.

1.6 Брак и меры, применяемые для его устранения

Брак и меры, применяемые для его устранения на станах ХПТ а также нарушение процесса прокатки.

Виды несоответствия качества продукции требованиям НД, их причины и способы устранения приведены в таблице 5.

Таблица 5- Виды несоответствия качества продукции требованиям НД, их причины и способы устранения.

Виды несоответствия	Причины	Действие с несоответствующей продукцией
Закаты	Переполнение ручья из-за броска, недостаточной развалки, повышенной подачи или утолщения стенки заготовки, увеличенный зазор между калибрами, поперечное смещение поворота трубы.	1 Ручная запиловка дефектов. 2 Сплошная шлифовка.
Вмятины ( ужимы )	Поперечное смещение калибров, увеличенный зазор в предкалибрующей зоне, крутая развалка.	Назначение операции волочения на оправке.
Порезы	Острый переход от зевов к ручью, неправильная настройка поворота, касание трубы ножами обрезной головки.	1 Ручная запиловка дефектов. 2Сплошная шлифовка.
Продольная разностенность	Несоответствие конусности оправки калибровке, неравномерность зазоров, чрезмерная подача, большей люфт стержня.	Назначение операции волочения на оправке.
Поперечная разностенность	Износ ручья калибров, чрезмерная развалка ручья и подача, повышенная разностенность заготовки.	Назначение операции волочения на оправке.
Трещины под углом 450 к оси трубы	Недостаточное охлаждение рабочего конуса, неудовлетворительные механические свойства трубы, черезмерный коэффициент вытяжки	Окончательный брак
Порезы на внутренней поверхности	Поломка оправки, короткий стержень	Назначение операции волочения на оправке

Броски труб. Приводят к перегрузке узлов стана, браку труб и являются следствием: неисправности РПМ, выработки гайки или винта подачи, некачественной химической обработки заготовки, обжатия заготовки на цилиндрической части оправки.

Стыкование труб (врезание торцов заготовки). Приводит к перегрузке стана и является следствием: не перпендикулярности торца заготовки и повышенной кривизны, поперечного смещения заготовки из-за недостаточного диаметра стержня, затрудненного схода трубы с оправки.

Растрескивание концов трубы является следствием: несоответствие конусности оправки калибровке, увеличенной развалки ручья, неудовлетворительных механических свойств металла заготовки.

Брак и меры, применяемые для его устранения на станах, без оправочного и оправочного волочения

При настройке волочильного стана должна быть обеспечена минимальная кривизна протягиваемых труб. При отсутствии сферического волокодержателя регулировка кривизны производится контролем за отсутствием перекоса колец, путем поворота колец вокруг своей оси в гнездах волокодержателя, установкой прокладок в системе люнет-стойка-волокодержатель.

Возможные сбои волочения, их причины и способы устранения приведены в таблице 6. Брак на оправочном и без оправочном волочении один и тот же.

Таблица 6- Брак и меры, применяемые для его устранения.

Виды брака	Причины	Способы устранения
Риски, дрожание.	1 Некачественная химическая обработка. 2 Наличие ребер на головках труб.	1 Повторная химическая обработка. 2 Повторная заковка головок.
Ужимы, складки.	1 Волочение тонкостенных труб через одно кольцо, вместо двух. 2 Наличие складок на переходе от головки к телу трубы. 3 Наличие дефектов на исходной трубе.	1 Установка второго кольца. 2 Обрезка и повторная заковка или подбивка головок 3 Установка второго кольца.
Обрывы головок.	1 Пережог головок. 2 Перекос кольца. 3 Некачественная термическая или химическая обработка. 4 Втягивание бочки оправки в очаг деформации. 5Головки закованы на поврежденных кольцах.	1 Обрезка и повторная заковка головок. 2 Установить кольцо. 3 Повторная обработка. 4 Настройка положения оправки перемещением назад. 5 Обрезка и повторная заковка головок.
Перепад диаметра по длине трубы.	Оправочное волочение заготовки с продольной разностенностью при малом обжатии стенки.	Обжатие стенки не менее 0,75 мм.
Продольные трещины.	Содержание меди в стали более 0,12 %. Чрезмерное обжатие при волочении без оправки.	Уменьшить степень деформации путем изменения маршрута.
Глубокая посечка от запрессовки головок с выходом толщины стенки за предел допуска.	Неправильный подбор зажимов по рабочему диаметру.	Установить зажимы соответствующие диаметру заготовки.
Длина трубы меньше расчетной.	Дефицит массы заготовки.	Увеличить вытяжку в пределах допусков на диаметр и толщину стенки трубы.
Длина трубы значительно больше расчетной.	Неправильный расчет длины заготовки.	Уменьшить вытяжку в пределах допусков на диаметр и толщину стенки трубы.

Брак и меры, применяемые для его устранения на станах правильного типа.

Виды несоответствия, их причины и способы устранения приведены в таблице 7.

Таблица 7- Брак и меры, применяемые для его устранения.

Виды несоответствия	Причины	Способы устранения
Продольные ужимы или подрезы	Смещение роликов от оси прокатки	Настроить роликовый стан
Повышенная остаточная кривизна	Неправильно настроен стан	Настроить стан
Пожатия	Занижены углы перекоса валков	Увеличить углы перекоса
Винтовые пожатия	-----//-----	-----//-----
Граненость трубы	Завышено сплющивание трубы в выходной паре валков	Уменьшить сплющивание
Посечка	Налипание металла на валки или ролики	Зачистить инструмент после прекращения правки труб
Убоины	Повышенная исходная кривизна трубы	Направить пакет на предварительную роликовую правку
Выход диаметра за пределы требований НД	1 Несоответствие исходных труб 2 Результат устранения кривизны	1 Пакет отложить 2 Настроить стан

Брак и меры, применяемые для его устранения на стане МП-65(Обрезной стан).

Основные виды брака, причины возникновения и способы устранения приведены в Таблице 8.

Таблица 8- Основные виды брака, причины возникновения и способы устранения

Вид брака	Причины возникновения	Способы устранения
Косой рез	1Установка призмы неправильная 2 Перекос трубы при зажатии в призме	1Установить призму правильно 2 Произвести повторную правку труб. Проверить правильность установки труб в призме
Недорез	1Поломка отрезного круга 2Наружный диаметр отрезного круга мал	1Заменить поломанный круг исправным 2 Заменить изношенный круг новым Резать трубы больших диаметров отрезными кругами больших диаметров в соответствие с п.5.2.2. настоящей инструкцией
Риски и царапины	Оборудование грязное	Произвести чистку оборудования от грязи и абразивной пилы в соответствие с п.5.1.6. настоящей инструкцией

1.7 Инструмент и смазка

Мыльный раствор.

Для приготовления мыльного раствора необходимой концентрации рассчитанное количество мыла растворяется в воде острым паром в отдельном баке. После растворения мыла добавляется расчетное колличество буры(Na2B4O7). Для оправочного и без оправочного волочения 10 кг на 1м3 раствора.

Растворенное мыло с бурой перекацивается в рабочую ванну, затем доливается вода до рабочего уровня, тщательно перемешивается и производится отбор пробы на анализ.

Ежедневно проводится анализ раствора на присутствие свободной щелочи, процент мыла и буры.

Корректирование мыльного раствора производится путем добавления концентрированного раствора содержащего расчетное колличество мыла и буры, и 10% водного раствора, 10% едкого натра, водный раствор едкого натра готовится в отдельной емкости из расчета 1 кг едкого натра на 10 л воды. Приготовленный 10% раствор едкого натра добавляется непосредственно в ванну в количестве от 10 до 40л на ванну.

Очистка мыльной ванны от загрязнения должна производиться раз в месяц согласно графику очистки ванн для омыления труб в один из ремонтных дней. При этом мульный раствор перекачивается в другую ванну. Перекачивается раствор не раньше чем по истечению 15-20 мин после извлечения последнего пакета труб из ванны. После очистки ванны раствор вновь перекачивается в мыльную ванну, доводится концентрированным раствором мула и водой до рабочего уровня и концентрации.

На каждый недостающии % мыла добавить 16,5 кг твердого хозяйственного мыла или 25 кг жидкого мыла на 1 м3 раствора.

Удаление технологической смазки.

Обезжириванию подвергаются трубы перед печью с защитной отмосферой, нагортованные трубы и трубы после теплой прокатки перед отжигом.

Операция обезжиривание должна обеспечивать полное снятие смазки с наружной и внутренней поверхности труб.

Трубы с внутренним диаметром 15мм после волочения на готовый размер принимают на операцию обезжиривания только с обрезанными головками.

Нанесение технологической смазки.

Омыление погружением.

Омылению погружением подвергаются трубы всех марок стали для оправочного волочения на стане “Shevalier”, перед прокаткой на стане ХПТ, толстостенные трубы со стенкой S>=5мм и трубы из стали марки 20ЮЧ для без оправочного волочения.

Омыление погружением производится путем опускания пакета до дна ванны и выдержкой до полного выделения пузырьков воздуха.

После омыления производят полный слив раствора над ванной.

При омылении труб для оправочного волочения длинной более 8 метров пакет погружается под углом 150 незабитыми концами вверх. Для предотвращения и удоления воздушных пробок задний конец пакета в процессе обработки приподнимают на угол не менее 300.

Омыление обрызгиванием.

Омылению обрызгиванием подвергаются трубы для без оправочного волочения и трубы в масленном виде.

Перед омылением обрызгиванием, дла исключения попадания в мыльный раствор остатков кислого раствора, трубы выдерживаются в специальном кармане под углом 450 до полного стекания раствора.

Омыление обрызгиванием производится на козлах из брандспойта.

Смазка для теплой прокатки.

Операция нанесения смазки для теплой прокатки производится только в кипяшем растворе смазки. При отсутствие кипяшего раствора намазку производить запрещается.

Нанесение смазки производитсь в кипящей ванне намазки не менее чем 3-х кратным погружением пакета труб в ванну(прокачка). После прокатки пакет труб выдерживается в смазке до прекращения выделения воздуха из внутренней полости трубы, а затем извлекается из ванны и выдерживается над ванной в наклонном положении до полного стекания остатков смазки.

2. Расчетная часть проекта

2.1 Расчет прокатного инструмента

Расчет гребня ручья.

Определяем длину рабочего участка

Lраб=(ПDш (а-gd-gb))360 ,

где Dш - диаметр ведущей шестерни, мм;

а - угол разворота рабочего валка ,в 0;

gd, gb - углы зева подачи и поворота соответственно, мм.

Lраб=(3,14400(199-7-6)) 360=648,9 мм

Толщина стенки заготовки с учетом плюсового допуска

S=2,4+0,3=2,7 мм

Толщина стенки готовой трубы с учетом минусового допуска

S1=0,85-0,15=0,7 мм

Диаметр пережима оправки

dk=Dk-2S1 ,

где Dk - диаметр готовой трубы, мм;

S1 - толщина стенки готовой трубы с учетом минусового допуска, мм.



dk=20-20,7=18,6 мм

Величину редуцирования принимаем равной Dред=5 мм, следовательно

Sред=(0,70,8) DредSo/Do.

Толщину стенки заготовки после редуцирования So=2,7+0,3=3 мм

Врезультате сумарная вытешка по сетке

=So/S1 ,

где So - толщину стенки заготовки после редуцирования, мм;

S1 - толщина стенки готовой трубы с учетом минусового допуска, мм.

=3/0,7=4,29 мм

Общая вытешка при прокатке

=(So (Do-So))/(S1 (D1-S1))

=(3 (36-3))/(0,7 (20-0,7))=7,33 мм

На основании полученного значения =7,33 мм и условно принятой длинны обжимной зоны lo=292,4 мм, определим величину подачи пользуясь формулой

ng=(3lo)/(t(+1))

вытешка 5, ng=5, =7,33 мм, то



t=(3292,4)/(25 (7,33+1))=11,21мм

Определим зоны по длине ручья калибров.

длина зоны редуцирования

lред=Dред/(2tgред-2tgред)

lред=5/(2tg0,1-2tg0,005) =52,63 мм

длина зоны предотделочной

lп=П1t

lп=1,311,217,33=106,75 мм

величина зоны калибровки

lк=П2t

lк=2,411,217,33=197,08 мм

Расчетная длина обжимной зоны

lo=LРаб-lп-lк-lр

lo=648,9 -52,63-106,75-197,08=292,47мм

Длина рабочей конической части оправки

Lопр=lo+lп+lр

Lопр=292,47+92,71+52,63=542,11 мм

Принимаем конусность оправки 2tgB=0,005, находим диаметр ее цилиндрической части

dц=dК+2tgB Lопр

dц= 18,6 +0,005542,11 =21,31 мм

Вытешка по сетки в контрольных сечениях обжимной зоны находят по номограмме. По оси ординат находят точку соответствующая суммарной вытяжки по стенке =2,6, в наше случае, известным методом находим

=1,=1,4,=1,9,=2,4,=2,8,=3,2,=3,3,=3,55.

Толщина стенки в контрольных сечениях

Sx=So/Sxc

=3,00мм,=2,14 мм,=1,58 мм,=1,25 мм,=1,07 мм,=0,94 мм,=0,91 мм,=0,85 мм,=0,07 мм.

Диаметр оправки в контрольных сечениях

dx=dk+2tgB lX ,

где lX-растояние от пережима dk, до контрольного сечения d8=18,6 мм

lx=Lo/7

lx=292,4/7=41,77мм

d7=18,6 +0,005106,75 =19,13мм

d6=18,6 +0,005(106,75 +41,77)=19,34 мм

d5=18,6 +0,005(106,75 +41,772)=19,55 мм

d4=18,6 +0,005(106,75 +41,773)=19,76 мм

d3=18,6 +0,005(106,75 +41,774)=19,97 мм

d2=18,6 +0,005(106,75 +41,775)=20,18 мм

d1=18,6 +0,005(106,75 +41,776)=20,39 мм

d0=18,6 +0,005(106,75 +41,777+52,63)=20,86 мм

Длина ручья в контрольных сечениях

Dx=dn+2Sx

D1o=36,00 мм

Do=20,86 +23,00=26,86 мм

D1=20,39 +22,14=24,67 мм

D2=20,18 +21,58=23,34 мм

D3=19,97 +21,25=22,47 мм

D4=19,76 +21,07=21,90 мм

D5=19,55 +20,94=21,43 мм

D6=19,34 +20,91=21,16 мм

D7=19,13+20,85=20,82 мм

D8=18,6 +20,70=20,00 мм

Расчет ширины ручья.

Вытешка по площади поперечного сечения рабочего конуса в контрольных сечениях

=(So(Do-So))/(S1(D1-S1))

1

(2,7(36-2,7))/(3(26,86-3))=1,26

(3(36-3))/(2,14 (24,67-2,14))=2,05

(3(36-3))/(1,58 (23,34-1,58))=2,88

(3(36-3))/(1,25 (22,47-1,25))=3,73

(3(36-3))/(1,07 (21,90-1,07))=4,44

(3(36-3))/(0,94 (21,43-0,94))=5,15

(3(36-3))/(0,91 (21,16-0,91))=5,38

(3(36-3))/(0,85 (20,82-0,85))=5,86

(3(36-3))/(0,7 (20,00-0,7))=7,33

Конусность ручья калибра в контрольных сечениях

2tg=(DX-DX+1)/lX ,

где lX-длинна участка между контрольными сечениями

2tg1=(26,86-24,67)/41,77 =0,0523

2tg2=(24,67-23,34)/ 41,77 =0,0320

2tg3=(23,34-22,47)/ 41,77 =0,0207

2tg4=(22,47-21,09)/ 41,77 =0,0135

2tg5=(21,09-21,43)/ 41,77 =0,0114

2tg6=(21,43-21,16)/ 41,77 =0,0064

2tg7=(21,16-20,82)/ 41,77 =0,0081

2tg8=(20,82-20,00)/ 41,77 =0,0077

Величина развалки в контрольных сечениях определяется по формуле

ВХ=bt2tg,

где b-коэффициент учитывающий вынужденное уширение металла и износ. При коэффициенте b=1,1 подача за ход



2 мм

1,5 мм

1,111,212,050,0523=1,32 мм

1,111,212,880,0320=1,14 мм

1,111,213,730,0207=0,95 мм

1,111,214,440,0135=0,74 мм

1,111,215,150,0114=0,73 мм

1,111,215,380,0064=0,42 мм

1,111,215,860,0081=0,58 мм

1,111,217,330,0077=0,7 мм

Ширина ручья в контрольных сечениях

Вх=Dx+Bx

B10=36,00+2=38,00 мм

B0=26,86+1,5=28,36 мм

B1=24,67+1,32 =26,00 мм

B2=23,34+1,14 =24,47 мм

B3=22,47+0,95=23,42 мм

B4=21,90+0,74 =22,64 мм

B5=21,43+0,73 =22,15 мм

B6=21,16+0,42 =21,58 мм

B7=20,82+0,58 =21,41 мм

B8=20,00+0,7 =20,07 мм

Окончательный диаметр ручья Dр в контрольных сечениях с учетом минусового допуска на диаметр готовой трубы (0,3мм) и припуска на упругость деформации(0,5мм)

Dр=Dx-0,3-0,5

D1рo=36 мм

Dр0=26,86-0,3-0,5=26,06 мм

Dр1=24,67-0,3-0,5=23,87 мм

Dр2=23,34-0,3-0,5=22,54 мм

Dр3=22,47-0,3-0,5=21,67 мм

Dр4=21,9-0,3-0,5=21,1 мм

Dр5=21,43-0,3-0,5=20,63 мм

Dр6=21,16-0,3-0,5=20,36 мм

Dр7=20,84-0,3-0,5=20,02 мм

Dр8=20,00-0,3-0,5=19,20 мм

Окончательно ширина ручья в контрольных сечениях с учетом минусового допуска, на диаметрготовой трубы 0,3мм

BР=ВХ-0,3

В1р0=38,00 мм

BР0=56,06-0,3=28,06 мм

BР1=54,28-0,3=25,70 мм

BР2=51,86-0,3=24,17 мм

BР3=50,07-0,3=23,12 мм

BР4=49,32-0,3=22,34 мм

BР5=48,53-0,3=21,85 мм

BР6=47,38-0,3=21,28 мм

BР7=46,84-0,3=21,11 мм

BР8=45,72-0,3=20,40 мм

Расчет копира

Длина участка капира соответствует зонам ручья



l.k=lзоны/0,01Rш ,

где Rш радиус ведущей шестерни для стана ХПТ 32, Rш=200 мм.

Длины участков:

Редуцирования

lР.К=52,63/0,01200=26,32 мм

обжимной

lO.K=292,47/0,01200=146,23 мм

lO.X= lO.K/7

lO.X=146,23 /7=20,89 мм

предотделочный

lП.К=106,75/0,01200=53,38 мм

калибровочный

lK.K=197,08/0,01200=98,54 мм

Рабочая длина копира

Lраб.к= lK.K + lП.К + lO.K + lР.К

Lраб.к=26,32+146,23+53,38+98,54=324,47 мм

Общая длина копира

Lобщ.к=Lход/(0,01Rш)

Lобщ.к=452/(0,01200)=226,00 мм

Длина холостых участков копира

Lхол.к=( Lраб.к- Lобщ.к)/2

Lхол.к=(324,47-226,00)/2=49,233 мм

Вертикальные размеры копира

hx=hx+1+(Dp-Dp-1)/2

h8=15мм

h7=15+(20,02-19,20)/2=15,41 мм

h6=15,41+(20,36-20,02)/2=15,58 мм

h5=15,69+(20,63-20,36)/2=15,71 мм

h4=15,98+(21,10-20,63)/2=15,95мм

h3=16,47+(21,67-21,10)/2=16,23 мм

h2=16,96+(22,54-21,67)/2=16,67 мм

h1=17,43+(23,87-22,54)/2=17,34 мм

h0=18,33+(26,06-23,87)/2=18,43мм

h10=19,78+(36,00-26,06)/2=23,40 мм

Проверка

По ручью копира

(D1рo- Dр8)/2=(36-19,2)/2=8,40 мм

По копиру

h10- h8=23,40-15=8,40 мм



Таблица 3.4 - Силовые параметры прокатки

Номер клети	S, МПа	р, кН/м2	Р, кН	М,кНм	N, кВт
1	116,78	10,27	16,95	-1,91	-16,93
2	154,39	9,07	25,19	2,39	23,31
3	162,94	9,1	21,55	2,95	30,75
4	169,48	9,69	22,70	3,53	38,27
5	167,92	9,77	20,06	2,99	33,37
6	169,48	9,84	19,06	3,35	39,54
7	171,12	10,47	18,79	3,51	43,11
8	173,01	11,15	18,59	3,68	47,23
9	175,05	11,89	18,39	3,86	51,58
10	176,70	12,64	18,13	4,02	56,08
11	178,62	13,47	17,90	4,18	61,04
12	180,83	14,36	17,71	4,35	66,51
13	182,69	15,29	17,48	4,51	72,32
14	184,91	16,31	17,26	4,67	78,54
15	186,77	17,36	16,83	4,77	84,14
16	189,19	18,53	16,65	4,94	91,57
17	191,31	19,75	16,59	5,14	100,16
18	193,57	22,04	18,61	6,46	133,68
19	194,32	26,13	15,56	4,27	91,34
20	161,13	24,09	11,22	2,55	55,41
21	134,59	22,69	8,16	1,18	33,06
22	175,14	15,45	7,43	0,87	25,42
23	180,00	-	-	-	-
24	180,00	-	-	-	-

По данным табл. 3.4 построены графики изменения силовых параметров прокатки по клетям стана (рис.3.5., 3.6., 3.7.).

Изменение среднего удельного давления

Рис. 3.5

Изменение усилия металла на валок

Рис. 3.6

Изменение момента прокатки

Рис. 3.7

2.2 Исследование влияния переходных скоростных режимов редуцирования на величину продольной разностенности концевых участков готовых труб

Описание алгоритма расчета

Исследование проводилось с целью получения данных о влиянии переходных скоростных режимов редуцирования на величину продольной разностенности концевых участков готовых труб.

Определение коэффициента межклетевого натяжения по известным оборотам валков, т.е. зависимости Zni=f(ni/ni-1) проводилось по методике решения так называемой обратной задачи, предложенной Г.И. Гуляевым [10], с целью получения зависимости толщины стенки от оборотов валков.

Суть методики заключается в следующем.

Установившийся процесс редуцирования труб можно описать системой уравнений, отражающих соблюдение закона постоянства секундных объемов и равновесия сил в очаге деформации:

 (3.1.)

В свою очередь, как известно,

Dкатi=(Zзi, Zпi, Аi),

i=( Zзi, Zпi, Bi),

где Аi и Bi - величины, не зависящие от натяжения, ni-число оборотов в i-ой клети, ?i- коэффициент вытяжки в i-ой клети, Dкатi -катающий диаметр валка в i-ой клети, Zпi, Zзi- коэффициенты переднего и заднего пластического натяжения.

Учитывая, что Zзi= Zпi-1 систему уравнений (3.1.) можно записать в общем виде следующим образом:

(3.2.)

Систему уравнений (3.2.) решаем относительно переднего и заднего коэффициентов пластического натяжения методом последовательных приближений.

Принимая Zз1=0 задаем значение Zп1 и из первого уравнения системы (3.2.) методом итерации определяем Zп2, потом из второго уравнения - Zп3 и т. д. Задаваясь величиной Zп1, можно отыскать такое решение, при котором Zпn = 0.

Зная коэффициенты переднего и заднего пластического натяжения, определяем толщину стенки после каждой клети по формуле:

(3.3.)

где А - коэффициент определяемый по формуле:

;

;

zi - средний (эквивалентный) коэффициент пласти-ческого натяжения

.



Используя результаты расчетов калибровки инструмента (п. 3.3.) и скоростной настройки стана (скоростей вращения валков) при установившемся процессе редуцирования (п. 3.4.) в программной среде MathCAD 2001 Professional осуществили решение системы (3.2.) и выражения (3.3.) с целью определения изменения толщины стенки.

Сократить длину утолщенных концов можно за счет увеличения коэффициента пластического натяжения путем изменения оборотов валков при прокатке концевых участков трубы.

В настоящее время на редукционном стане ТПА-80 создана система управления скоростным режимом непрерывной безоправочной прокатки. Эта система позволяет динамически регулировать обороты валков клетей РРС при прокатке концевых участков труб согласно заданной линейной зависимости. Такое регулирование оборотов валков при прокатке концевых участков труб называется “клин скоростей”. Обороты валков при прокатке концевых участков трубы рассчитываются по формуле:

, (3.4.)

где ni-обороты валков в i-ой клети при установившемся режиме, Ki-коэффициент снижения оборотов валков в %, i-номер клети.

Зависимость коэффициента снижения оборотов валков в данной клети от номера клети является линейной

Кi= (рис.3.8.).

Зависимость коэффициента снижения оборотов валков в клети от номера клети.



Рис. 3.8

Исходными данными для использования этого режима регулирования являются:

- количество клетей, в которых изменяется скоростная настройка ограничивается длиной утолщенных концов (3…6);

- величина снижения оборотов валков в первой клети стана ограничивается возможностью электропривода (0,5…15 ).

В данной работе для исследования влияния скоростной настройки РРС на концевую продольную разностенность было принято, что изменение скоростной настройки при редуцировании переднего и заднего концов труб осуществляется в первых 6 клетях. Исследование проводилось путем изменения скорости вращения валков в первых клетях стана по отношению к установившемуся процессу прокатки (варьирование угла наклона прямой на рис. 3.8).

В результате моделирования процессов заполнения клетей РРС и выхода трубы из стана трубы получили зависимости толщины стенки переднего и заднего концов труб от величины изменения скорости вращения валков в первых клетях стана, которые представлены на рис.3.9. и рис.3.10. для труб размером 33,7х3,2 мм. Наиболее оптимальным значением “клина скоростей” с точки зрения минимизации длины концевой обрези и “попадания” толщины стенки в поле допусков стандарта DIN 1629 (допуск по толщине стенки ±12,5%) является K1=10-12%.

На рис. 3.11. и рис. 3.12. приведены зависимости длин переднего и заднего утолщенных концов готовых труб при использовании “клина скоростей” (K1=10%), полученные в результате моделирования переходных процессов. Из приведенных зависимостей можно сделать следующее заключение: использование “клина скоростей” дает заметный эффект только при прокатке труб диаметром меньше 60 мм с толщиной стенки меньше 5мм, а при большем диаметре и толщине стенки трубы необходимое для достижения требований стандарта утонение стенки не происходит.

На рис. 3.13., 3.14., 3.15., приведены зависимости длин переднего утолщенного конца от наружного диаметра готовых труб для значений толщин стенок равных 3,5, 4,0, 5,0 мм, при различных значениях “клина скоростей” (приняли коэффициент снижения оборотов валков K1 равной 5%, 10%, 15%).

Зависимость толщины стенки переднего конца трубы от величины

“клина скоростей” для типоразмера 33,7х3,2 мм



Рис. 3.9

Зависимость толщины стенки заднего конца трубы от величины “клина скоростей” для типоразмера 33,7х3,2 мм

Рис. 3.10

Зависимость длины переднего утолщенного конца трубы от D и S (при K1=10%)

Рис. 3.11

Зависимость длины заднего утолщенного конца трубы от D и S (при K1=10%)

Рис. 3.12

Зависимость длины переднего утолщенного конца трубы от диаметра готовой трубы (S=3,5 мм) при различных значениях “клина скоростей”.



Рис. 3.13

Зависимость длины переднего утолщенного конца трубы от диаметра готовой трубы (S=4,0 мм) при различных значениях “клина скоростей”

Рис. 3.14

Зависимость длины переднего утолщенного конца трубы от диаметра готовой трубы (S=5,0 мм) при различных значениях “клина скоростей”.



Рис. 3.15

Из вышеприведенных графиков видно, что наибольший эффект с точки зрения уменьшения концевой разностенности готовых труб дает динамическое регулирование оборотов валков РРС в пределах K1=10…15%. Недостаточно интенсивное изменение “клина скоростей” (K1=5%) не позволяет утонить толщину стенки концевых участков трубы.

2.3 Расчет нормативно технологической карты новой технологии

Пусть заготовка длинной 5000 мм поступает в цех, плотность стали 45. Отходы на настройку оборудования (холодной прокатки труб, волочильные станы) принимаем 2% от массы трубы. Отходы при химической обработки составляют 0,3% от массы трубы. Отходы на настройку оборудования (провильного стана) 1% от массы трубы. Отходы при термической обработке составляют 0,3% от массы трубы. Отходы при резке в меру составляют 2,3%.

Вытяжки при операциях

=(So(Do-So))/(S1(D1-S1)),



где So и S1 - стенка трубы до операции и после операции соответственно, мм;

Do и D1- диаметр трубы до операции и после операции соответственно, мм.

волочение в=(4,0(48,0-4,0))/(3,0(38,0-3,0))=1,7

Длина по операциям

Так как размер заготовки принимаем 5000 мм, то L1=5000 мм, а следовательно и L1=L2=L3=L4=5000 мм тоже, т.к никаких операций по удлинению и обрезанию нет.

L5= L4в ,

где в - вытяшка при волочении.

L5=50001,7=8500 мм

L5=L6=L7=L8=8500мм, т.к также никаких операций по удлинению и обрезанию нет.

L9= L8-200 мм ,

где 200 мм - длинна обрезаемая на операции “резка на мерные длины”, а именно 160 мм со стороны головки и 40 мм со стороны заднего конца.

L9=8500-200=8300 мм

L9=L10=L11=8300мм, т.к также никаких операций по удлинению и обрезанию нет.

Таким образом получили 1 готовое изделие длинной 8300 мм.

Масса заготовки

mзаг=Vзаг/1000 кг,

где - плотность труб из стали 12Х1МФ, гр/см3;

Vзаг - обьем трубы, см3.

Vзаг=V2-V1 ,

где V2 и V1 - объемы с диаметром 48,0 мм и 40,0 мм соответственно, см3.

V1,2=(пD21,2/4) L1 ,

где D1,2 - внутренний и наружный диаметры трубы соответственно, см.

V1=(3,1415924,02/4) 500=6283,185 см3

V2=(3,1415924,82/4) 500=9047,787 см3

Vзаг=9047,787-6283,185 =2764,6 см3

mзаг=2764,6 7,8/1000=21,56 кг

Масса по операциям

mx=mx-1-( mx-1Z/100) ,

где Z - отходы на операции, %.

mзаг=m1=m2=21,56 кг

m3=21,56 -(21,56 0,3/100)=21,5 кг

m4=21,5 -(21,5 2/100)=21,13 кг

m4=m5=m6=21,13 кг

m7=21,13 -(21,131/100)=20,84 кг

m8=20,84 -(20,84 2,3/100)=20,37 кг

m8=m9=m10=m11=20,37 кг

Заправочный коэффициент по операциям

Кз.п(х)=1000(100/(100-(Е%отх(х)+ Е%отх(х-1))) ,

где Е%отх(х) и Е%отх(х-1) - отходы на последующей и пред идущей операциях соответственно,%.

Кз.п 11= Кз.п 10= Кз.п 9=1000

Кз.п 8=1000(100/(100-2,3))=1023,5

Кз.п 7=1000(100/(100-3,3))=1034,13

Кз.п 6=Кз.п 5=1034,13

Кз.п 4= 1000(100/(100-5,3))=1056

Кз.п 3=1000(100/(100-5,6))=1059,3

Кз.п 1= Кз.п 2= Кз.п 3=1095,3

Выход годного

по массе

ВГ=m11/m1100%

ВГ=20,37/21,56100%=94,48

по заправочному коэффициенту

ВГ= Кз.п 1/ Кз.п 1100%

ВГ=1000/1095,3 100%=94,40



Нормативно технологические карты по новым и старым технологиям приведены в приложении.

Составление нормативно-технологической карты по результатам расчета с учетом новой технологии

2.4 Расчет усилия прокатки

На стане ХПТ-32 прокатывают трубы из стали 10 с производительностью А=250 м/час. Размеры ручья колибров. Число ходов клети n=120 двойных ходов в минуту. Коэффициент использования стана К=0,85 , l - длинна участка между контрольными сечениями 41,77,0 - радиус бочки валка равен 150 мм, з - коэффициент формы при двухвалковой схеме стана равно 1,26-1,30, b2,4,7 - придел прочности равен 60 кг/мм2, 62 кг/мм2, 64 кг/мм2 .

Определяем величину линейного смещения металла mмЕ и подачу за один двойной ход клети:

mмЕ=(А1000)/(Кn60)

mмЕ=(2501000)/(0,8512060)=250000/6120=40,8 мм

m=40,8/((36-2,4)2,4)/((20-0,85)0,85)=40,8/4,9=8,33 мм

Обжатие стенки трубы в сечении 2, будит равно:

t2= mмx(tg1-2 - 2tg)

tg1-2=(D1-D2)/2l1-2 ,

где D1 и D2 - глубины ручья, мм;

l- длинна участка между контрольными сечениями, мм.

tg1-2=(26,06-23,87)/241,77=2,19/83,54=0,026

мx=(D3-t3)t3/(D2-t2)t2 ,

где t2 и t3 - толщина стенки, мм.

мx=((36-3,0)3,0) /(23,87-1,58)1,58=2,81

Тогда t2=8,332,81(0,026-0,002)=0,56 мм.

При прямом ходе клети

tпр2=0,7t2

tпр2=0,70,56=0,392 мм,

а при обратном

tоб2=t2-tпр2

tоб2= 0,56-0,392=0,168 мм.

Радиус валка по гребню ручья в сечении 2 будет равен:

2=0-D2/2

2=150-23,87/2=138,07 мм.

Горизонтальная проекция контактной поверхности находится по выражению

Fконт=зDx(2 xtx)0,5+3,90bDx(0,3930-Dx/6)10-4

для прямого хода клети



FКпр=(1,323,87(2138,070,392)0,5+3,906023,8710-

-4)(0,393150-23,87/6)=328,44+57,35=385,79 мм2

для обратного хода клети

FКобр=(1,323,87(2138,070,168)0,5+3,906023,8710-

-4)(0,393150-23,87/6)=211,56+57,35=268,91 мм2

Коэффициент трения f=0,05.

Радиус ведущей шестерни у стана ХПТ-32 ш=200 мм.

Тогда среднее удельное давление при прямом ходе клети будет

ср=b(n+f(tзаг/tx-1)x/ш((2xtпр2)/tx)0,5) ,

где n - коэффициент, учитывающий влияние среднего главного напряжения, равен 1,02-1,08.

ср=60*(1,05+0,05(3,0/1,58-1)*138,07/200*((2*138,07*0,392)/1,58)*

*0,5)=60*(1,05+0,045*0,69*8,28)=60*1,31=78,4 кг/мм2

при обратном ходе клети

1ср=b(n+(2,0-2,5)f(tзаг/tx-1)ш/x((2xtоб2)/tx)0,5)

1ср=60(1,05+2,20,05(3,0/1,58-1)200/138,07((2138,07*

*0,168)/1,58)0,5)=60(1,05+0,04621,455,4)=601,41=84,6 кг/мм2

Полное давление металла на валки определяется по формуле

Р=рсрFк ,

при прямом ходе

Рпр=78,4385,79=30245,9 кг

при обратном ходе

Роб=84,6268,91=22749,8 кг

Аналогичным образом расчитываем давление металла на валки в 4 и 7 сечениях, результаты занесены в таблицу 9.

Таблица 9 - Значение полного давления металла на валки.

Показатели	Номер сечения
	2	4	7
Контактная поверхность, мм2: прямого хода обратного хода Удельное давление, кг/мм2: прямого хода обратного хода Полное давление на валки, кг: прямого хода обратного хода	385,79 268,91 78,4 84,6 30245,9 22749,8	245,3 170,9 93 148,8 22812,9 25429,9	112,2 83,58 100,48 160 11273,9 13372,8

Библиография

1 Холодная прокатка труб / Кофф З.А., Соловейчик Б.М., Гришпун М.И. - С.: Металлургиздат, 1962. - 425с.

2 Холодная прокатка стальных труб / Розов Н.В. - М.: Металлургия, 1977. - 183с.

3 Марочник сталей - М.: Машиностроение, 2003. - 547с.

4 Производство труб / Розов Н.В.- М.: Металлургия, 1974. - 598с.

5 Трубное производство / Виноградов А.Г.- М.: Металлургия, 1981. - 344с.

6 Оборудование и технология подготовки концов труб к волочению / А.М.Антимонов,А.А.Лаптев-М.:Металлургия,1984.-36с.

7 Оборудование для волочения труб / З.И.Перчиков -М.:Металлургия,1977.-192с. прокатный сплав брак

8 Волочение труб на самоустанавливающейся оправке / М.Б.Биск, В.В.Швейкин-М.:Металлургия,1963.-128с.

9 Холодная прокатка труб / В.А.Станкевеч, А.П.Усенко, А.А.Павлов-М.:Металлургия,1982.- 256с.

10 Производство труб из цветных металлов/ Ю.Ф.Шевакин, А.М.Рытиков, Ф.С.Сейдалиев-М.:Металлургия,1963.-356с.

Размещено на Allbest.ru

...